开关电源的EMC测试及准确挑选EMI滤波器-KIA MOS管

1、开关电源发生电磁搅扰的机理

图1为所测的15kW开关电源的传导骚扰值，由图中能够看出在0、15～15MHz大规模超差。这是因为开关电源所发生的搅扰噪声所为。开关电源所发生的搅扰噪声分为差模噪声和共模噪声。

图1 未加任何按捺体例所测得的传导骚扰

1.1共模噪声

共模噪声是由共模电流，IcM所发生，其特点是以不异幅度、不异相位来回于任一电源线（L、N）与地线之间的噪声电流所发生。图2为典范的开关电源共模噪声发射途径的电道理图。

图2 共模噪声电道理图

因为开关电源的频次较高，在开关变压器原、副边及开关管外壳及其散热器（如接地）之间存在散布电容。

当开关管由导通切换到关断状况时，开关变压器散布电容（漏感等）存储的能量会与开关管集电极与地之问的散布电容停止能量互换，发生衰减振荡，致使开关管集电极与发射极之间的电压敏捷回升。

这个按开关频次任务的脉冲束电流经集电极与地之问的散布电容前往任一电源线，而发生共模噪声。

1.2差模噪声

差模噪声是由差模电流IDM所发生，其特点是来回于相线和零线之间且相位相反的噪声电流所发生。

1.2.1差模输入传导噪声

图3为典范的开关电源差模输入传导噪声的电道理图。

其一是当开关电源的开关管由关断切换到导通时，回路电容C 经由进程开关管放电组成浪涌电流，它在回路阻抗上发生的电压便是差模噪声。

图3 差模输入传导噪声电道理图

其二是工频差模脉动噪声，它是由整流滤波电容c 在整流电压回升与降落期问的充放电进程中而发生的脉动电流与放电电流，也含有大批谐波成份组成差模噪声。

以上两种差模噪声都前往到输入真个交换电网，以是称为输入传导噪声，它不只净化电网，还给别的接人电网的电子、电气装备形成风险，还间接致使输入功率因数的降落。

1.2.2 差模输入传导噪声

第三种差模噪声是输入传导噪声，它是整流输入局部二极管由正偏转为反偏时，反向电流与二极管结电容、散布电感发生尖峰电压而形成的差模噪声，图4为典范的半波整流滤波电路：

图4 差模输入传导噪声电道理图

2、EMI滤波器的准确挑选

EMI滤波器是以工频为导通工具的反射式低通滤波器，拔出消耗和阻抗特征是主要手艺目标。EMI滤波器在普通任务时处于失配状况，因为在现实利用中，它没法完成婚配。

如滤波器输入端阻抗 （电网阻抗）是跟着用电量的巨细而转变的。滤波器输入真个阻抗 。（电源阻抗）是跟着负载的巨细而转变的。

要想取得最好的EMI按捺结果，必须按照滤波器的两头所要毗连的源端阻抗特征和负载阻抗特征来挑选EMI滤波器的电路布局和参数，即遵守输入、输入端阻抗失配准绳。

普通选用体例是：

（1）低的源阻抗和低的负载阻抗：拔取（T）n 滤波器布局；

（2）高的源阻抗和高的负载阻抗：拔取（π ）n“滤波器布局；

（3）低的源阻抗和高的负载阻抗：拔取（LC）n“滤波器布局；

（4）高的源阻抗和低的负载阻抗：拔取（CL） 滤波器布局。

若不能知足阻抗失配的准绳，就会影响滤波器的插损机能，严峻时乃至引发谐振，在某些频点处呈现搅扰缩小景象，以是，阻抗失配毗连准绳是利用EMI滤波器必须遵守的准绳。

针对图l所测得的传导骚扰值，能够看出在0.15～15MHz规模内严峻超差，最大值跨越限值近40dB，并且尖峰较为麋集。申明电源所发生的浪涌电压和浪涌电流较大，即电源的du／dt、di／dt很大，也便是发生的_F扰能量很大。

开关电源共模噪声等效电路呈高阻抗容性，而差模等效电路高、低阻抗同时存在。针对这类环境，EMI滤波器的电路布局选为二级共模电感和一个零丁的差模电感型式，如许既能够滤除共模噪声，又能够滤除差模噪声。拔出消耗为40dB，所测得的传导骚扰值如图5所示。

图5 加EMI滤波器后所测的传导骚扰

由图5能够看出，传导骚扰值在某些频段处另有超差，结果不非常抱负，这是因为，传导接管机所测得的传导骚扰值是个综合参数，它没法判定出在0.15—15MHz频次规模内，共模搅扰和差模搅扰孰重孰轻，普通讲：在0.15～0.5MHz低端差模搅扰份量很大，在0.5～5MHz共模搅扰和差模搅扰同时存在，在5～30MHz之间共模份量较大。

缘由之二是因为滤波器的电感和电容元件都受其散布参数的影响，频次愈高所受的影响愈大。滤波器外部电感、电容的拆卸工艺、接地品质也会对拔出消耗发生很大的影响。

缘由之三是，因为滤波器电感会遭到电流浪涌的影响，它任务的峰值电流比额外电流要大一倍摆布，在重载和满载时，差模电感轻易发生磁饱和景象，致使电感量敏捷降落，致使拔出消耗机能变坏。

3、较为抱负的处理体例

针对以上环境，在EMI滤波器前端再串接一个必然值的电感，在交换电路中电感的数值 X= wL=2πrfL，电感便是一个电抗器，以是此电感也称为进线电抗器。

由X =2πrfL可知，它的感抗与频次成反比，对低频电流能够通顺无阻地经由进程进线电抗器，对高频电流进线电抗器呈高阻抗、高压降。是以，进线电抗器可作为电流的低通（高阻）滤波器。

并且，开关电源所发生的谐波电压大局部都降在了进线电抗器上。以是，串接进线电抗器岂但使传导骚扰值全体降落了，还使电压谐波获得了改良。当电感值选为6mH时，其按捺结果如图6所示。

以是对已定型的大功率开关电源，挑选进线电抗器+EMI滤波器，不失为处理其电磁骚扰的比拟抱负的体例。

图6 进线电抗器+EMI滤波器后所测的传导骚扰

4、结语

大功率开关电源发生电磁搅扰是一个庞杂的题目，电源发生电磁搅扰以传导搅扰的风险尤其严峻。按照电磁搅扰发生的机理，准确挑选EMI滤波器是有用按捺传导搅扰的关头地点，其目标便是有用地按捺开关电源对电网的传导搅扰，又能够下降从电网引入的传导搅扰，使开关电源的电磁兼容性到达国度规范划定的限值请求。

接洽体例：邹师长教师

接洽德律风：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

接洽地点：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公家号:“KIA半导体”或扫一扫下图“存眷”官方微信公家号

请“存眷”官方微信公家号:供给  MOS管  手艺赞助

免责申明：本网站局部文章或图片来历别的来由，若有侵权，请接洽删除。