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开关电源输入emi滤波器设计与仿真

发布时间:2014-10-11 已有: 人阅读
 1 开关电源特色及噪声产生起因
  跟着电子技巧的高速发展,电子设备品种日益增多,而任何电子设备都离不开稳固牢靠的电源,因此对电源的请求也越来越高。开关电源以其高效力、低发烧量、稳固性好、体积小、分量轻、利于环境维护等长处,近年来获得疾速发展,利用范畴一直扩展。开关电源工作在高频开关状况,本身就会对供电设备产生干扰,迫害其畸形工作;而外部干扰同样会影响其畸形工作。开关电源干扰重要起源于工频电流的整流波形和开关操作波形。这些波形的电流泄露到输入部位就成为传导噪声和辐射噪声,泄露到输出部位就构成了涟漪问题。斟酌到电磁兼容性的有关请求,应采取emi电源滤波器来抑制开关电源上的干扰。文中重要研讨的是开关电源输入端的emi滤波器。
  2 emi滤波器。开关电源产品高品质,高安全性,高稳定性,质量好价格合理。的结构
  开关电源输入端采取的emi滤波器是一种双向滤波器,是由电容跟电感形成的低通滤波器,既能抑制从交换电源线上引入的外部电磁干扰,还能够防止自身装备向外部发出噪声烦扰。开关电源的干扰分为差模烦扰和共模干扰,在线路中的传导干扰信号,均可用差模跟共模信号来表现。差模干扰是前线与零线之间发生的干扰,共模干扰是前线或零线与地线之间发生的干扰。抑制差模干。USB充电器汇聚海量商机信息,提供便捷在线交易!扰信号和共模干扰信号广泛有效的方式就是在开关电源输入电路中加装电磁干扰滤波器。emi滤波器的电路构造包含共模扼流圈(共模电感)l,差模电容cx和共模电容cy。共模扼流圈是在一个磁环(闭磁路)的高低两个半环上,分辨绕制雷同匝数但绕向相反的线圈。两个线圈的磁通方向一致,共模干扰呈现时,总电感敏捷增大产生很大的感抗,从而能够克制共模干扰,而对差模干扰不起作用。为了更好地抑制共模噪声,共模扼流圈应选用磁导率高,高频机能好的磁芯。共模扼流圈的电感值与额外电流有关。差模电容cx通常选用金属膜电容,取值规模个别在0.1~1μf。cy用于克制较高频率的共模干扰信号,取值范畴普通为2200~6800 pf。常选用自谐振频率较高的陶瓷电容。因为接地,共模电容cy上会产生漏电流ii-d。由于漏电流会对人体保险造成损害,所以漏电流应尽量小,通常1.0 ma。共模电容取值与漏电流大小有关,所以不宜过大,取值范畴正常为2200~4700 pf。r为cx的泄放电阻。电源滤波器的机能很大水平上取决于其端阻抗,依据信号传输实践,滤波器输入端与电源真个端接、滤波器输出端与负载真个端接应遵守阻抗极大不匹配准则。因而,滤波器设计时应遵守:(1)源内阻是高阻(低阻)的,滤波器输入阻抗就应当是低阻(高阻);(2)负载是高阻(低阻)的,则滤波器输出阻抗就应当是低阻(高阻)。对emi信号来说,电感是高阻,电容是低阻,则有图1中的4种滤波器选用类型。
  电源滤波器正常用来抑制30 mhz以下频率规模的噪音,但对30 mhz以上的辐射发射干扰也有必定的抑制造用。根据开关电源共模、差模干扰的特色。可以按干扰的散布大略划分为3个频段:o.15~0.5 mhz差模干扰为主;0.5~5 mhz差模、共模干扰共存;5~30 mhz共模干扰为主。
  3 插入损耗
  插入损耗是评估滤波器性能的主要指标,它是频率的函数。插入损耗的定义为,不滤波器接入时,从噪声源传输到负载的功率p1和接入滤波器后噪声源传输到负载的功率p2之比,用db表示。插入损耗越大,阐明滤波器抑制干扰的才能越强。滤波器接入前后的电路图,如图3(a)和图3(b)所示。滤波器的插入损耗由式(1)表示。
  4 三端电容器
  在高频线路中,由于一般电容器的引线存在电感分量,所以影响了其高频特征。而三端电容器在结构上可以做到与电容器串联的残余电感分量很小,因此其插入损耗特性优于两端电容器,从而改良了电容器的高频特征。三端电容器有引线式和片状式两种。
  6 pspice仿真
  (1)应用三端电容的电路的插损与以往电路插损的比拟。
  取差模电容cx为0.1μf,共模电容cy为2200pf,共模电感l取8mh。三端电容的等效串联电感esl取0.36nh。在50 Ω/50 Ωq体系中分离对普通的emi滤波器和使用了三端电容器的emi滤波器的插入损耗进行pspice仿真。如图7所示,emi滤波器在使用三端电容时,谐振点之后的插损效果显明好于在滤波器中使用两端电容的插损。进步了滤波器在高频段的性能。
  (2)不同cy值,固定esl。
  在使用三端电容的滤波器电路中,输入阻抗和输出阻抗都取50时,分离取共模电容cy为4700pf,3300pf和2200pf,其余参数不变,察看共模电容cy变更时对插入损耗的影响。通过图8的仿真结果看出,随着共模电容的增大,在高频段插入损耗有所提高,并且滤波器谐振点下降。电源适配器获国际认证,产品流畅美观,适应现代生活的需求!;而在低频段基础不变化。因此可以通过抉择较大的共模电容来提高滤波器高频段的插入损耗。因为共模电容须要接地,有漏电流,iid的存在,对人身安全存在要挟。而共模电容越大,漏电流越大,所以取舍共模电容时须要在漏电流满意平安前提的情形下取值。
  (3)固定cy值,不同esl。
  考核三端电容器与信号线串联的等效串联电感esl对插入损耗的影响。取共模电容cy为3 300 pf,取esl分辨为0.03 nh,0.36 nh和0.72 nh,其余参数值不变。从图9的仿真成果可以看出,跟着esl下降,谐振点进步,谐振点之后的插入损耗降落。
  7 停止语
  在个别性能emi滤波器的基本上,应用三端电容器作为共模电容对原滤波器加以改良,仿真成果表明,在高频段有较好的插损效果。因为实际使用时装备的阻抗大小以及在高频时元件的寄生效应均会对emi滤波器的插损产生影响,因而还需依据实际情形对滤波器进行详细优化设计
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