EMI兩種差模干擾禍合的集中參數(shù)等效電路模型研究

隨著開關(guān)電源在現(xiàn)代工業(yè)社會中日益廣泛的應(yīng)用，其功率變換單元的PWM開關(guān)器件產(chǎn)生的電磁干擾(EM I問題也逐漸引起了設(shè)計和應(yīng)用人員的重視[1--3]。隨著國際和國內(nèi)電磁兼容(EMC)法規(guī)的日益完善和嚴格執(zhí)行，設(shè)計和解決開關(guān)電源產(chǎn)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(shè)計過程是通過反復的“試探一糾錯”來實現(xiàn)，缺乏系統(tǒng)性的機理研究，不但耗費資金，而且延誤產(chǎn)品投放市場的時機[[4]通常根據(jù)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(guān)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(guān)電壓作用在對地寄生電容上形成的噪聲干擾。在設(shè)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(shù)的最優(yōu)化和濾波效果的最大化[[5, 6]多數(shù)文獻在設(shè)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(guān)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(chǎn)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(shù)的EMI研究中常被忽略。雖然文獻fgl對這種新發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(chǎn)生機理和建模方法，這對于開關(guān)電源的EMI濾波器的定量設(shè)計有著重要的意義。

差模干擾模型

圖I給出了一臺反激式開關(guān)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(wǎng)絡(luò) C LISN)的卞要作用是為EMI受測設(shè)備提供標準的5052噪聲負載阻抗，以保證測試結(jié)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

差模干擾抑制方法分析

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

差模電抗器

在本文的分析中，采用雙差模電抗器對稱設(shè)置

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(lián)電容效應(yīng)。但是根據(jù)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(wǎng)側(cè)的差模噪聲發(fā)射。圖7a給出了雙Y電容的設(shè)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

帶整流橋輸入級的開關(guān)電源在電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)生的差模干擾不但有木質(zhì)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(shè)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(zhì)差模，將會影響濾波器的設(shè)計。木文得出的模型和分析方法可為EMI濾波器設(shè)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。