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直流电源EMI滤波器的设计原则、网络结构、参数选择

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:889

        

    

    

    1 设计原则——满足最大阻抗失配

    插入损耗要尽可能增大,即尽可能增大信号的反射。设电源的输出阻抗和与之端接的滤波器的输人阻抗分别为zo 和zi,根据信号传输理论,当zo≠zi 时,在滤波器的输入端口会发生反射,反射系数

    p=( zo- zi)/( zo+ zi)

    显然,zo 与zi 相差越大,p 便越大,端口产生的反射越大,emi 信号就越难通过。所以,滤波器输入端口应与电源的输出端口处于失配状态,使emi 信号产生反射。同理,滤波器输出端口应与负载处于失配状态,使emi 信号产生反射。即滤波器的设什应遵循下列原则:源内阻是高阻的,则滤波器输人阻抗就应该是低阻的,反之亦然。

    负载是高阻的,则滤波器输出阻抗就应该是低阻的,反之亦然。

    对于emi 信号,电感是高阻的,电容是低阻的,所以,电源emi 滤波器与源或负载的端接应遵循下列原则:

    如果源内阻或负载是阻性或感性的,与之端接的滤波器接口就应该是容性的。

    如果源内阻或负载是容性的,与之端接的滤波器接口就应该是感性的。

    2 emi 滤波器的网络结构

    emi 信号包括共模干扰信号cm 和差模干扰信号dm,cm 和dm 的分布如图1 所示。它可用来指导如何确定emi 滤波器的网络结构和参数。

    

    

    emi 滤波器的基本网络结构如图2 所示。

    

    

    

    上述4 种网络结构是电源emi 滤波器的基本结构,但是在选用时,要注意以下的间题:

    l)双向滤波功能——电网对电源、电源对电网都应该有滤波功能。

    2)能有效地抑制差模干扰和共模干扰——工程设计中重点考虑共模干扰的抑制。

    3)最大程度地满足阻抗失配原则。

    直流电源emi 滤波器的设计原则、网络结构、参数选择

    几种实际使用的电源emi 滤波器的网络结构如图3 所示。

    3 电源emi 滤波器的参数确定方法

    a)放电电阻的取值

    在允许的情况下,电阻取值要求越小越好,需要考虑以下情况:

    第一,电阻要求采用二级降额使用,保证可靠性。降额系数为0.75 v,0. 6 w。根据欧姆定律可求出n>(0.75ve)2/(0.6 pe)。

    第二,经过雷击浪涌后有残压,其瞬时值一般在1000 v 取值;其瞬时功率值不能超过额定功率值的4 倍,也可求出r>(vcy)2 /(4pe)。

    两者综合考虑取r 值,一般情况下,电阻r 的取值为75-200 k 之间。功率为2-3 w。金属模电阻。

    b)cx 电容的取值

    在允许的情况下,容量要求越大越好,其值很难确切地估算出来,一般情况下,要求取值在l-5uf 之间(对每个电容)。电容的耐压值必须经过雷击浪涌后取值,有残压,其瞬时值一般在1000v/s 时不损坏,按二级降额的原则选取,取值在275 v,频率特性与电容的取值有关,取值越小,频率特性越好。c)cy 电容的取值在允许的情况下,容量要求越大越好,其值很难确切地估算出来,但是不能太大,太大则漏电流较大,一般情况下,要求取值在2 200-4 700 pf 之间(对每个电容)。电容的耐压值必须经过雷击浪涌后取值,有残压,其瞬时值一般在1000v/s 时不损坏,按二级降额的原则选取,取值275 v,频率特性与电容的取值有关,取值越小,频率特性越好。

    cx 电容和cy 电容,一般都是通过较小的电容并联来满足容量的要求,这样滤波器的高频特性好。

    d) 电感的取值

    材料的选取原则——从以下几个方面考虑:第一,磁芯材料的频率范围要宽,要保证最高频率在1ghz,即在很宽的频率范围内有比较稳定的磁导率。第二,磁导率高,但是在实际中很难满足这一要求,所以,磁导率往往是分段考虑的。磁芯材料一般是铁氧体。

    电感量的估算——考虑阻抗和频率。共模扼流圈取值1.5-5 mh,差模扼流圈取值为10-50uh;。

    

        

    

    

    1 设计原则——满足最大阻抗失配

    插入损耗要尽可能增大,即尽可能增大信号的反射。设电源的输出阻抗和与之端接的滤波器的输人阻抗分别为zo 和zi,根据信号传输理论,当zo≠zi 时,在滤波器的输入端口会发生反射,反射系数

    p=( zo- zi)/( zo+ zi)

    显然,zo 与zi 相差越大,p 便越大,端口产生的反射越大,emi 信号就越难通过。所以,滤波器输入端口应与电源的输出端口处于失配状态,使emi 信号产生反射。同理,滤波器输出端口应与负载处于失配状态,使emi 信号产生反射。即滤波器的设什应遵循下列原则:源内阻是高阻的,则滤波器输人阻抗就应该是低阻的,反之亦然。

    负载是高阻的,则滤波器输出阻抗就应该是低阻的,反之亦然。

    对于emi 信号,电感是高阻的,电容是低阻的,所以,电源emi 滤波器与源或负载的端接应遵循下列原则:

    如果源内阻或负载是阻性或感性的,与之端接的滤波器接口就应该是容性的。

    如果源内阻或负载是容性的,与之端接的滤波器接口就应该是感性的。

    2 emi 滤波器的网络结构

    emi 信号包括共模干扰信号cm 和差模干扰信号dm,cm 和dm 的分布如图1 所示。它可用来指导如何确定emi 滤波器的网络结构和参数。

    

    

    emi 滤波器的基本网络结构如图2 所示。

    

    

    

    上述4 种网络结构是电源emi 滤波器的基本结构,但是在选用时,要注意以下的间题:

    l)双向滤波功能——电网对电源、电源对电网都应该有滤波功能。

    2)能有效地抑制差模干扰和共模干扰——工程设计中重点考虑共模干扰的抑制。

    3)最大程度地满足阻抗失配原则。

    直流电源emi 滤波器的设计原则、网络结构、参数选择

    几种实际使用的电源emi 滤波器的网络结构如图3 所示。

    3 电源emi 滤波器的参数确定方法

    a)放电电阻的取值

    在允许的情况下,电阻取值要求越小越好,需要考虑以下情况:

    第一,电阻要求采用二级降额使用,保证可靠性。降额系数为0.75 v,0. 6 w。根据欧姆定律可求出n>(0.75ve)2/(0.6 pe)。

    第二,经过雷击浪涌后有残压,其瞬时值一般在1000 v 取值;其瞬时功率值不能超过额定功率值的4 倍,也可求出r>(vcy)2 /(4pe)。

    两者综合考虑取r 值,一般情况下,电阻r 的取值为75-200 k 之间。功率为2-3 w。金属模电阻。

    b)cx 电容的取值

    在允许的情况下,容量要求越大越好,其值很难确切地估算出来,一般情况下,要求取值在l-5uf 之间(对每个电容)。电容的耐压值必须经过雷击浪涌后取值,有残压,其瞬时值一般在1000v/s 时不损坏,按二级降额的原则选取,取值在275 v,频率特性与电容的取值有关,取值越小,频率特性越好。c)cy 电容的取值在允许的情况下,容量要求越大越好,其值很难确切地估算出来,但是不能太大,太大则漏电流较大,一般情况下,要求取值在2 200-4 700 pf 之间(对每个电容)。电容的耐压值必须经过雷击浪涌后取值,有残压,其瞬时值一般在1000v/s 时不损坏,按二级降额的原则选取,取值275 v,频率特性与电容的取值有关,取值越小,频率特性越好。

    cx 电容和cy 电容,一般都是通过较小的电容并联来满足容量的要求,这样滤波器的高频特性好。

    d) 电感的取值

    材料的选取原则——从以下几个方面考虑:第一,磁芯材料的频率范围要宽,要保证最高频率在1ghz,即在很宽的频率范围内有比较稳定的磁导率。第二,磁导率高,但是在实际中很难满足这一要求,所以,磁导率往往是分段考虑的。磁芯材料一般是铁氧体。

    电感量的估算——考虑阻抗和频率。共模扼流圈取值1.5-5 mh,差模扼流圈取值为10-50uh;。

    

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