帶整流橋輸入級的開關電源差模干擾特性

摘要帶整流橋輸入級的開關電源電網側的差模噪聲存在出現兩種分量:整流橋導通期產生的木質差模干擾分量和整流橋關斷期產生的棍合模式干擾分量。木文分別對木質差模和棍合干擾的禍合途徑和作用機理進行了分析，建立了描述兩種差模干擾禍合的集中參數等效電路模型，對二種EMI濾波器的抑制效果進行了定量計算和對比，并結合實驗測試結果驗證木文研究方法的正確性。

關鍵詞:電磁兼容差模干擾濾波器開關電源

1引言

隨著開關電源在現代工業(yè)社會中日益廣泛的應用，其功率變換單元的PWM開關器件產生的電磁干擾(EM I問題也逐漸引起了設計和應用人員的重視[1--3]。隨著國際和國內電磁兼容(EMC)法規(guī)的日益完善和嚴格執(zhí)行，設計和解決開關電源產品的電磁干擾問題顯得尤為重要。濾波器是降低電磁干擾發(fā)

射的常規(guī)手段，但傳統(tǒng)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(tǒng)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]

通常根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的開關電流作用在電路寄生電

感上形成的噪聲;CM則是由于快速電壓變化率

( dv/dt)的開關電壓作用在對地寄生電容上形成的噪聲干擾。在設計濾波器時，需要將DM和CM分別進行考慮以達到濾波器參數的最優(yōu)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”}研究表明，當帶有整流橋輸入級的

開關電源變換器工作在非連續(xù)工作模式卜時，共模電流禍合通道的不平衡性會產生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(fā)現的干擾的形成機理和抑制方法進行了研究，由于沒有給出定量分析，所以對實際應用的指導意義不大。因此，

有必要繼續(xù)研究這種差模干擾的產生機理和建模方法，這對于開關電源的EMI濾波器的定量設計有著重要的意義。

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的測試布置圖。圖I中線性阻抗穩(wěn)定網絡 C LISN)的卞要作用是為EMI受測設備提供標準的5052噪聲負載阻抗，以保證測試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電阻上電壓的平均值，分別由式(l和式(2}給出

3差模干擾抑制方法分析

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濾波方式進行分析研究。首先考慮X電容對差

3.2差模電抗器

在木文的分析中，采用雙差模電抗器對稱設置

3.3共模Y電容

通常的EMI分析認為，共模Y電容對差模干擾的抑制作用卞要來自于其等效串聯電容效應。但是根據木文的分析，差模干擾的卞導分量—棍合干

擾是共模作用機理的噪聲模式，因此可以初步判定Y電容對共模噪聲有抑制作用的同時也會大大降低電網側的差模噪聲發(fā)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產生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

設計中，如果沒有注意到混合干擾在差模干擾的主導地位，僅考慮理想化的木質差模，將會影響濾波器的設計。木文得出的模型和分析方法可為EMI濾

波器設計工作提供一定參考價值，有助于減少繁瑣的“試探一糾錯”工作。