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滤波电容的ESR的影响

发布时间:2014/4/19 17:32:04 访问次数:2957

   图13-12所示的差模发射的包络忽略了输入纹波滤波电容的ESR。在电源线频率(50Hz或60H:), SN74HCT14DR容抗是这个电容的主要阻抗。高于1MHz,感抗成为该电容的主要阻抗。在这两个频率之间的任一频率,电阻将是主要阻抗。对于居于主导的电阻而言,它的值必须比LF的感抗大得多。实现上述情况的条件是

   差模传导发射中ESR的影响如图13-13所示,在频率RF/27rLF处差模传导发射的包络增加了另一个低频转折点。低于这个转折点,发射随频率的降低以20dB/dec的速率上升。例如,一个有30nH ESL和0.lfl  ESR的滤波电容,低频转折点将出现在频率为531kHz时。

   图13 -13考虑输入滤波电容的ESR和ESL的影响后,差模传导发射的包络随频率的变化商用B类(见图1-4)和军用传导发射限值低于500kHz时随频率下降都有20dB/dec的上升斜率。商用A类限值低于500kHz所允许的发射增加6dB。这将使由滤波电容的ESR所

导致的差模发射随频率下降上升的不利影响最小化。只要低频转折点在500kHz或更低,则输入滤波电容的ESR不再是问题。转折点等于或小于500kHz的条件。

   从上面的讨论可明确输入纹波滤波电容应有一个低串联电感和一个低串联电阻。

         

   与上述描述相似的过程可用于确定其他电源变换器拓扑结构的差模发射的包络,其中开关电流不能用方波表示,确定出电流波形的傅里叶频谱,将其与式(13-5)绪合以确定出差模发射的包络。例如,在一些SMPS的拓扑结构中,开关电流用三角波表示将更精确。ClaytonPaul在他的《电磁兼容入门》这本书中的第三章“信号谱——时域和频域之间的联系”中对于任意波形傅里叶频谱的确定方法进行了深入的讨论(Paul,2006)。

   一些电源变换器的设计是用两个滤波电容串联作为输入纹波滤波电容。这样做的目的是增加电容的额定电压或形成一个电压加倍结构以使电源即能在115V也能在230V的交流电源线工作。然而,这个方法有总电容值减半(好的参数)而ESR和ESL值加倍(坏的参数),而且增加差模传导发射的缺点。

   结合图13-8的共模等效电路和图13-11的差模等效电路,我们可获得SMPS的整萍噪声等效电路,结果如图13-14所示。图13-14中所示的差模源阻抗是包含ESL和ESR'~g电源纹波滤波电容的阻抗。共模阻抗是电源初级(交流线侧)电容对底盘或地的阻抗。如果一根双导线用于电力供应,图13-14所示的电源和LISN之间的接地导线将不存在。

           

   图13-14也表示共模和差模的电流路径。如所看到的,差模噪声电流只流经电源导线(相线和中线),而共模噪声电流也流经外部接地参考面。乜注意到,在这种情况下,当流经与相(火)线相连的LISN阻抗时,共模和差模电流相加,而当流经与中线相连的LISN阻抗时,共模和差模电流相减。正如18.6.1节对此内容的讨论,提出了一种通过测量确定主导噪声是由共模发射还是差模发射引起的方法。


   图13-12所示的差模发射的包络忽略了输入纹波滤波电容的ESR。在电源线频率(50Hz或60H:), SN74HCT14DR容抗是这个电容的主要阻抗。高于1MHz,感抗成为该电容的主要阻抗。在这两个频率之间的任一频率,电阻将是主要阻抗。对于居于主导的电阻而言,它的值必须比LF的感抗大得多。实现上述情况的条件是

   差模传导发射中ESR的影响如图13-13所示,在频率RF/27rLF处差模传导发射的包络增加了另一个低频转折点。低于这个转折点,发射随频率的降低以20dB/dec的速率上升。例如,一个有30nH ESL和0.lfl  ESR的滤波电容,低频转折点将出现在频率为531kHz时。

   图13 -13考虑输入滤波电容的ESR和ESL的影响后,差模传导发射的包络随频率的变化商用B类(见图1-4)和军用传导发射限值低于500kHz时随频率下降都有20dB/dec的上升斜率。商用A类限值低于500kHz所允许的发射增加6dB。这将使由滤波电容的ESR所

导致的差模发射随频率下降上升的不利影响最小化。只要低频转折点在500kHz或更低,则输入滤波电容的ESR不再是问题。转折点等于或小于500kHz的条件。

   从上面的讨论可明确输入纹波滤波电容应有一个低串联电感和一个低串联电阻。

         

   与上述描述相似的过程可用于确定其他电源变换器拓扑结构的差模发射的包络,其中开关电流不能用方波表示,确定出电流波形的傅里叶频谱,将其与式(13-5)绪合以确定出差模发射的包络。例如,在一些SMPS的拓扑结构中,开关电流用三角波表示将更精确。ClaytonPaul在他的《电磁兼容入门》这本书中的第三章“信号谱——时域和频域之间的联系”中对于任意波形傅里叶频谱的确定方法进行了深入的讨论(Paul,2006)。

   一些电源变换器的设计是用两个滤波电容串联作为输入纹波滤波电容。这样做的目的是增加电容的额定电压或形成一个电压加倍结构以使电源即能在115V也能在230V的交流电源线工作。然而,这个方法有总电容值减半(好的参数)而ESR和ESL值加倍(坏的参数),而且增加差模传导发射的缺点。

   结合图13-8的共模等效电路和图13-11的差模等效电路,我们可获得SMPS的整萍噪声等效电路,结果如图13-14所示。图13-14中所示的差模源阻抗是包含ESL和ESR'~g电源纹波滤波电容的阻抗。共模阻抗是电源初级(交流线侧)电容对底盘或地的阻抗。如果一根双导线用于电力供应,图13-14所示的电源和LISN之间的接地导线将不存在。

           

   图13-14也表示共模和差模的电流路径。如所看到的,差模噪声电流只流经电源导线(相线和中线),而共模噪声电流也流经外部接地参考面。乜注意到,在这种情况下,当流经与相(火)线相连的LISN阻抗时,共模和差模电流相加,而当流经与中线相连的LISN阻抗时,共模和差模电流相减。正如18.6.1节对此内容的讨论,提出了一种通过测量确定主导噪声是由共模发射还是差模发射引起的方法。


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