帶整流橋輸入級的開(kāi)關(guān)電源差模干擾特性

摘要帶整流橋輸入級的開(kāi)關(guān)電源電網(wǎng)側的差模噪聲存在出現兩種分量:整流橋導通期產(chǎn)生的木質(zhì)差模干擾分量和整流橋關(guān)斷期產(chǎn)生的棍合模式干擾分量。木文分別對木質(zhì)差模和棍合干擾的禍合途徑和作用機理進(jìn)行了分析，建立了描述兩種差模干擾禍合的集中參數等效電路模型，對二種EMI濾波器的抑制效果進(jìn)行了定量計算和對比，并結合實(shí)驗測試結果驗證木文研究方法的正確性。

關(guān)鍵詞:電磁兼容差模干擾濾波器開(kāi)關(guān)電源

1引言

隨著(zhù)開(kāi)關(guān)電源在現代工業(yè)社會(huì )中日益廣泛的應用，其功率變換單元的PWM開(kāi)關(guān)器件產(chǎn)生的電磁干擾(EM I問(wèn)題也逐漸引起了設計和應用人員的重視[1--3]。隨著(zhù)國際和國內電磁兼容(EMC)法規的日益完善和嚴格執行，設計和解決開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品的電磁干擾問(wèn)題顯得尤為重要。濾波器是降低電磁干擾發(fā)

射的常規手段，但傳統的濾波器設計過(guò)程是通過(guò)反復的“試探一糾錯”來(lái)實(shí)現，缺乏系統性的機理研究，不但耗費資金，而且延誤產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)機[[4]

通常根據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(kāi)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(kāi)關(guān)電壓作用在對地寄生電容上形成的噪聲干擾。在設計濾波器時(shí)，需要將DM和CM分別進(jìn)行考慮以達到濾波器參數的最優(yōu)化和濾波效果

的最大化[[5, 6]多數文獻在設計濾波器時(shí)都是針對理想情況的，沒(méi)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(kāi)關(guān)電源變換器工作在非連續工作模式卜時(shí)，共模電流禍合通道的不平衡性會(huì )產(chǎn)生一種新型的差模噪聲分量一混合模式干擾(MM )}其在大多數的EMI

研究中常被忽略。雖然文獻fgl對這種新發(fā)現的干擾的形成機理和抑制方法進(jìn)行了研究，由于沒(méi)有給出定量分析，所以對實(shí)際應用的指導意義不大。因此，

有必要繼續研究這種差模干擾的產(chǎn)生機理和建模方法，這對于開(kāi)關(guān)電源的EMI濾波器的定量設計有著(zhù)重要的意義。

2差模干擾模型

圖I給出了一臺反激式開(kāi)關(guān)電源變換器傳導EMI的測試布置圖。圖I中線(xiàn)性阻抗穩定網(wǎng)絡(luò ) C LISN)的卞要作用是為EMI受測設備提供標準的5052噪聲負載阻抗，以保證測試結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(gè)5052電阻上電壓的差值，CM電壓為禍合在兩個(gè)5052電阻上電壓的平均值，分別由式(l和式(2}給出

3差模干擾抑制方法分析

3.1差模X電容

基于木文所建立的電路模型，卜而對常見(jiàn)的EMI濾波方式進(jìn)行分析研究。首先考慮X電容對差

3.2差模電抗器

在木文的分析中，采用雙差模電抗器對稱(chēng)設置

3.3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(lái)自于其等效串聯(lián)電容效應。但是根據木文的分析，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(shí)也會(huì )大大降低電網(wǎng)側的差模噪聲發(fā)射。圖7a給出了雙Y電容的

設置方式，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

4結論

帶整流橋輸入級的開(kāi)關(guān)電源在電網(wǎng)側產(chǎn)生的差模干擾不但有木質(zhì)差模分量，而且還有不對稱(chēng)的共模電流形成的混合模式分量。在實(shí)際的EMI濾波器

設計中，如果沒(méi)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(huì )影響濾波器的設計。木文得出的模型和分析方法可為EMI濾

波器設計工作提供一定參考價(jià)值，有助于減少繁瑣的“試探一糾錯”工作。