推薦閱讀:
EMI濾波器設(shè)計(jì)中的干擾特性和阻抗特性
發(fā)布時(shí)間:2018-06-26 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電磁兼容性問題成為電路設(shè)計(jì)工程師極為關(guān)注和棘手的問題。 根據(jù)多年的工程經(jīng)驗(yàn),大家普遍認(rèn)為電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)中最重要的也是最難解決的兩個(gè)項(xiàng)目就是傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電磁兼容性問題成為電路設(shè)計(jì)工程師極為關(guān)注和棘手的問題。 根據(jù)多年的工程經(jīng)驗(yàn),大家普遍認(rèn)為電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)中最重要的也是最難解決的兩個(gè)項(xiàng)目就是傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射。為了滿足傳導(dǎo)發(fā)射限制的要求,通常使用電磁干擾(EMI)濾波器來抑制電子產(chǎn)品產(chǎn)生的傳導(dǎo)噪聲。但是怎么選擇一個(gè)現(xiàn)有的濾波器或者設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足需要的濾波器?工程師表現(xiàn)得很盲目,只有憑借經(jīng)驗(yàn)作嘗試。首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)使用一個(gè)濾波器,如果不能滿足要求再重新修改設(shè)計(jì)或者換另一個(gè)新的濾波器。因此,要找到一個(gè)合適的EMI濾波器就成為一個(gè)費(fèi)時(shí)且高成本的任務(wù)。
電子系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾特性
解決問題首先要了解電子系統(tǒng)產(chǎn)生的總干擾情況,需要抑制多少干擾電壓才能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求?共模干擾是多少,差模干擾是多少?只有明確了這些干擾特性我們才能根據(jù)實(shí)際的需要提出要求。
從被測物體的電流路徑來看,干擾信號(hào)回流路徑可能通過地線,或者通過其它電網(wǎng),如圖1所示。通過地線的干擾電流在電源網(wǎng)上產(chǎn)生同相位的共模干擾電壓。通過其它線在兩根電源線上產(chǎn)生反相的差模干擾電壓。干擾電流的路徑如圖2所示。
圖1 干擾信號(hào)的回流路徑
圖2 a)差模干擾濾波和b)共模干擾濾波
通常有四種技術(shù)可進(jìn)行電源濾波,以便抑制干擾噪聲。在實(shí)際使用中,經(jīng)常是混合使用其中的兩種,甚至多種技術(shù)。它們是:
正負(fù)極電源線之間添加電容,即X電容;
每根電源線和地線之間添加電容,即Y電容;
共模抑制(兩根電源線上的抑制線圈同向繞線);
差模抑制(每根電源線有它自己的抑制線圈)。
電容的作用是將高頻干擾電壓“短路”,另外,當(dāng)干擾信號(hào)頻率很高時(shí),抑制線圈將產(chǎn)生很大的交流阻抗。圖2顯示了兩種濾波類型的結(jié)構(gòu),其中,LISN是用于測量目的的線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。如果是共模問題引起的干擾,X類型電容基本上沒有作用,因?yàn)閮删€上的干擾電壓是一樣的。因此,了解干擾類型對(duì)于選擇合理的電路結(jié)構(gòu)將起重要作用,并為解決問題提供技術(shù)依據(jù)。
在標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容性測試實(shí)驗(yàn)室可得到設(shè)備的總干擾情況,但無法了解設(shè)備的共模干擾和差模干擾特性。為了在測量中分辨共?;蛘卟钅8蓴_信號(hào),通用的儀器是很難實(shí)現(xiàn)的。使用專用的傳導(dǎo)測試儀,可獲得設(shè)備的總干擾、共模干擾和差模干擾。測試結(jié)果如圖3所示。
圖3 傳統(tǒng)測試儀獲得的總干擾、共模干擾和差模干擾
電源輸入阻抗特性
濾波器的制造商給出的濾波器插損是在50W標(biāo)準(zhǔn)阻抗系統(tǒng)中的性能。眾所周知,電源的輸入阻抗隨著頻率的變化具有不連續(xù)性。阻抗的改變導(dǎo)致濾波器的插損特性產(chǎn)生很大的變化。
由圖4可見,在一個(gè)50W的系統(tǒng)中,100mH的濾波器提供約18dB的衰減,但是在一個(gè)500W系統(tǒng)中只提供約4dB的衰減。 同樣對(duì)于100nF電容器;在50W系統(tǒng)中,1MHz時(shí)大約23dB的衰減在5W系統(tǒng)中降至7dB。
上面的例子說明,選擇一個(gè)具有很高插損的濾波器也不能很好抑制傳導(dǎo)噪聲的原因是,電源輸入端阻抗的影響。因此,設(shè)計(jì)者除了選擇一個(gè)合適的濾波器之外,還需要了解電源的阻抗特性、共模阻抗和差模阻抗。阻抗測試可以借助專用的阻抗測試儀或者傳導(dǎo)分析儀。一種濾波器的共模阻抗(a)和差模阻抗(b)的變化如圖5所示。
圖4 a)100uh電感的衰減 b)100nF電容器的衰減
圖5 a)共模阻抗和b)差模阻抗的變化
濾波器的設(shè)計(jì)
知道設(shè)備的干擾特性和輸入阻抗特性后,設(shè)計(jì)或者選擇一個(gè)濾波器就變得簡單了。如果使用一個(gè)現(xiàn)成的濾波器,可以調(diào)用過去積累的濾波器數(shù)據(jù)庫,比對(duì)濾波器參數(shù),找到一個(gè)合適的濾波器。如果沒有合適的或者想專門設(shè)計(jì)一個(gè)專用濾波器,可以借助專用的濾波器設(shè)計(jì)軟件。在確定一個(gè)濾波器模式后輸入濾波器一些簡單的約束條件,設(shè)計(jì)軟件根據(jù)阻抗特性自動(dòng)計(jì)算出最合適的組件值,以及提供最合適的衰減。(如圖6所示)
圖6 一種由軟件設(shè)計(jì)的最佳濾波器
設(shè)計(jì)結(jié)果
在對(duì)某產(chǎn)品進(jìn)行了干擾特性和阻抗特性測試后,需要解決一個(gè)低于5MHz的低頻干擾問題。專用濾波器設(shè)計(jì)軟件結(jié)合前面得到的測試數(shù)據(jù)給出了濾波器的元件參數(shù):包括470nF的X電容器,2.2nF的Y電容器和15.1mH的共模電感。但是有經(jīng)驗(yàn)的濾波器設(shè)計(jì)人員認(rèn)為采用一個(gè)13.5mH共模電感的濾波器是足夠了。使用一個(gè)13.5mH包括額外高頻組件的濾波器的發(fā)射情況如圖7所示。
圖7 最小15mH的系統(tǒng)使用和18mH時(shí)的測試結(jié)果
為了驗(yàn)證軟件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),將470nF、2.2nF和18mH的非定制的濾波器迅速連接到系統(tǒng)中,獲得中心頻率小于5MHz,并且無需高頻濾波器。結(jié)果清楚地表明,最小15mH的限制是合適的。
結(jié)語
EMI濾波器的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮干擾特性和阻抗特性,在阻抗測試和干擾特性測試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)是精確濾波設(shè)計(jì)的唯一方法。
推薦閱讀:
特別推薦
- 利用自動(dòng)化技術(shù)賦能中國基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)代化
- 三極管電路輸入電壓阻抗
- 晶振怎么用,你真的知道嗎?
- 康佳特推出搭載AMD 銳龍嵌入式 8000系列的COM Express緊湊型模塊
- 村田推出3225尺寸車載PoC電感器LQW32FT_8H系列
- 思特威推出超星光級(jí)系列4MP圖像傳感器SC485SL
- HOLTEK新推出HT32F59045脈搏血氧儀MCU
技術(shù)文章更多>>
- 貿(mào)澤推出針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和智慧城市的工程技術(shù)資源中心
- “扒開”超級(jí)電容的“外衣”,看看超級(jí)電容“超級(jí)”在哪兒
- DigiKey 誠邀各位參會(huì)者蒞臨SPS 2024?展會(huì)參觀交流,體驗(yàn)最新自動(dòng)化產(chǎn)品
- 提前圍觀第104屆中國電子展高端元器件展區(qū)
- 高性能碳化硅隔離柵極驅(qū)動(dòng)器如何選型,一文告訴您
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
濾波電感
濾波器
路由器設(shè)置
鋁電解電容
鋁殼電阻
邏輯IC
馬達(dá)控制
麥克風(fēng)
脈沖變壓器
鉚接設(shè)備
夢(mèng)想電子
模擬鎖相環(huán)
耐壓測試儀
逆變器
逆導(dǎo)可控硅
鎳鎘電池
鎳氫電池
紐扣電池
歐勝
耦合技術(shù)
排電阻
排母連接器
排針連接器
片狀電感
偏光片
偏轉(zhuǎn)線圈
頻率測量儀
頻率器件
頻譜測試儀
平板電腦