帶整流橋輸入級的開關電源差模干擾特性

2021-04-26 ryder

隨著開關電源在現代工業社會中日益廣泛的使用，其功率變換單元的pWM開關器件出現的電磁干擾(EMI問題也逐漸引起了設計和使用人員的重視[1--3]。隨著國際和國內電磁兼容(EMC)法規的日益完善和嚴格執行，設計和處理開關電源產品的電磁干擾問題顯得尤為緊要。濾波器是降低電磁干擾發

射的常規手段，但傳統的濾波器設計過程是通過反復的“試探一糾錯”來實現，缺乏系統性的機理研究，不但耗費資金，而且延誤產品投放市場的時機[[4]

通常依據傳導禍合方式的不同將電磁干擾分為差模(DM)和共模(CM)兩種[}4}:DM是由快速電流變化率(dildt的開關電流用途在電路寄生電

感上形成的噪聲;CM則是由于快速電壓變化率

(dv/dt)的開關電壓用途在對地寄生電容上形成的噪聲干擾。在設計濾波器時，要將DM和CM分別進行考慮以達到濾波器參數的最優化和濾波效果

的最大化[[5,6]多數文獻在設計濾波器時都是針對理想情況的，沒有考慮到DM和CM的交互影響。但是已有文獻防”}研究聲明，當帶有整流橋輸入級的

開關電源變換器工作在非繼續工作模式卜時，共模電流禍合通道的不平衡性會出現一種新型的差模噪聲分量一混合模式干擾(MM)}其在大多數的EMI

研究中常被忽略。雖然文獻fgl對這種新發現的干擾的形成機理和抑制辦法進行了研究，由于沒有給出定量分解，所以對實際使用的指揮意義不大。因此，

有必要持續研究這種差模干擾的出現機理和建模辦法，這關于開關電源的EMI濾波器的定量設計有著緊要的意義。

2差模干擾模型

圖I給出了一臺反激式開關電源變換器傳導EMI的探測布置圖。圖I中線性阻抗穩定網絡CLISN)的卞要用途是為EMI受測設備供應標準的5052噪聲負載阻抗，以保證探測結果的正確性和可比較性[[4]。按照一般的理論，DM電壓為禍合在兩個5052電阻上電壓的差值，CM電壓為禍合在兩個5052電阻上電壓的均勻值，分別由式(l和式(2}給出

3差模干擾抑制辦法分解

3.1差模X電容

基于木文所建立的電路模型，卜而對常見的EMI濾波方式進行分解研究。首先考慮X電容對差

3.2差模電抗器

在木文的分解中，采用雙差模電抗器對稱設置

3.3共模Y電容

通常的EMI分解認為，共模Y電容對差模干擾的抑制用途卞要來自于其等效串聯電容效應。但是依據木文的分解，差模干擾的卞導分量—棍合干

擾是共模用途機理的噪聲模式，因此可以初步判定Y電容對共模噪聲有抑制用途的同時也會大大降低電網側的差模噪聲發射。圖7a給出了雙Y電容的

設置方式，圖7b給出了計算干擾的等效電路模型。

則IDM和MM電壓可表達為

4結論

帶整流橋輸入級的開關電源在電網側出現的差模干擾不但有木質差模分量，而且還有不對稱的共模電流形成的混合模式分量。在實際的EMI濾波器