大功率開關(guān)電源的EMC測試及EMI濾波器的選擇

EMI濾波器是以工頻為導(dǎo)通對象的反射式低通濾波器，插入損耗和阻抗特性是重要技術(shù)指標(biāo)。EMI濾波器在正常工作時處于失配狀態(tài)，因為在實際應(yīng)用中，它無法實現(xiàn)匹配。如濾波器輸入端阻抗 (電網(wǎng)阻抗)是隨著用電量的大小而改變的。濾波器輸出端的阻抗 。(電源阻抗)是隨著負(fù)載的大小而改變的。要想獲得最佳的EMI抑制效果，必須根據(jù)濾波器的兩端所要連接的源端阻抗特性和負(fù)載阻抗特性來選擇EMI濾波器的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)，即遵循輸入、輸出端阻抗失配原則。

低的源阻抗和低的負(fù)載阻抗：選取(T)n 濾波器結(jié)構(gòu);(2)高的源阻抗和高的負(fù)載阻抗：選取(π )n“濾波器結(jié)構(gòu);(3)低的源阻抗和高的負(fù)載阻抗：選取(LC)n“濾波器結(jié)構(gòu);(4)高的源阻抗和低的負(fù)載阻抗：選取(CL) 濾波器結(jié)構(gòu)。

若不能滿足阻抗失配的原則，就會影響濾波器的插損性能，嚴(yán)重時甚至引起諧振，在某些頻點處出現(xiàn)干擾放大現(xiàn)象，所以，阻抗失配連接原則是應(yīng)用EMI濾波器必須遵循的原則。

針對圖l所測得的傳導(dǎo)騷擾值，可以看出在0.15～15MHz范圍內(nèi)嚴(yán)重超差，最大值超過限值近40dB，而且尖峰較為密集。說明電源所產(chǎn)生的浪涌電壓和浪涌電流較大，即電源的du/dt、di/dt很大，也就是產(chǎn)生的_F擾能量很大。開關(guān)電源共模噪聲等效電路呈高阻抗容性，而差模等效電路高、低阻抗同時存在。針對這種情況，EMI濾波器的電路結(jié)構(gòu)選為二級共模電感和一個單獨的差模電感型式，這樣既可以濾除共模噪聲，又可以濾除差模噪聲。插入損耗為40dB，所測得的傳導(dǎo)騷擾值如圖5所示。

圖5加EMI濾波器后所測的傳導(dǎo)騷擾

由圖5可以看出，傳導(dǎo)騷擾值在某些頻段處還有超差，效果不十分理想，這是因為，傳導(dǎo)接受機(jī)所測得的傳導(dǎo)騷擾值是個綜合參數(shù)，它無法判斷出在0.15—15MHz頻率范圍內(nèi)，共模干擾和差模干擾孰重孰輕，一般講：在0.15～0.5MHz低端差模干擾分量很大，在0.5～5MHz共模干擾和差模干擾同時存在，在5～30MHz之間共模分量較大。原因之二是由于濾波器的電感和電容元件都受其分布參數(shù)的影響，頻率愈高所受的影響愈大。濾波器內(nèi)部電感、電容的裝配工藝、接地質(zhì)量也會對插入損耗產(chǎn)生很大的影響。原因之三是，由于濾波器電感會受到電流浪涌的影響，它工作的峰值電流比額定電流要大一倍左右，在重載和滿載時，差模電感容易產(chǎn)生磁飽和現(xiàn)象，致使電感量迅速下降，導(dǎo)致插入損耗性能變壞。3 較為理想的解決辦法

針對以上情況，在EMI濾波器前端再串接一個一定值的電感，在交流電路中電感的數(shù)值 X= wL=2πrfL，電感就是一個電抗器，所以此電感也稱為進(jìn)線電抗器。由X =2πrfL可知，它的感抗與頻率成正比，對于低頻電流可以暢通無阻地通過進(jìn)線電抗器，對于高頻電流進(jìn)線電抗器呈高阻抗、高壓降。因此，進(jìn)線電抗器可作為電流的低通(高阻)濾波器。

并且，開關(guān)電源所產(chǎn)生的諧波電壓大部分都降在了進(jìn)線電抗器上。所以，串接進(jìn)線電抗器不但使傳導(dǎo)騷擾值整體下降了，還使電壓諧波得到了改善。當(dāng)電感值選為6mH時，其抑制效果如圖6所示。所以對已定型的大功率開關(guān)電源，選擇進(jìn)線電抗器+EMI濾波器，不失為解決其電磁騷擾的比較理想的方法。

圖6進(jìn)線電抗器+EMI濾波器后所測的傳導(dǎo)騷擾

4 結(jié)語

大功率開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾是一個復(fù)雜的問題，電源產(chǎn)生電磁干擾以傳導(dǎo)干擾的危害尤為嚴(yán)重。根據(jù)電磁干擾產(chǎn)生的機(jī)理，正確選擇EMI濾波器是有效抑制傳導(dǎo)干擾的關(guān)鍵所在，其目的就是有效地抑制開關(guān)電源對電網(wǎng)的傳導(dǎo)干擾，又可以降低從電網(wǎng)引入的傳導(dǎo)干擾，使開關(guān)電源的電磁兼容性達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值要求。