LED燈泡的噪聲對策（二）：部件的選擇和配置最為關(guān)鍵

　　差模噪聲電流沿差動(dòng)方向流動(dòng)

　　傳導噪聲的對策分三種情況實(shí)施：①差模噪聲較大、共模噪聲較小時(shí)；②共模噪聲較大、差模噪聲較小時(shí)；③兩種噪聲都比較大時(shí)。

　　首先介紹一下①差模噪聲較大、共模噪聲較小時(shí)的對策。差模噪聲的電流在A(yíng)C電源線(xiàn)上沿差動(dòng)方向流動(dòng)。因此，無(wú)法在普通的共模扼流圈上衰減。這是因為，共模扼流圈對于同相方向（共模）的電流會(huì )產(chǎn)生電感，但對于差動(dòng)方向（差模）的電流幾乎不產(chǎn)生電感。

　　因此，作為差模噪聲的對策，一般采用差模扼流圈和接在A(yíng)C電源線(xiàn)兩端的電容器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“X電容”）。通過(guò)這兩個(gè)部件，在被測物體內形成使流經(jīng)AC電源線(xiàn)的差模噪聲電流返回噪聲源的路徑（圖7（a））。

圖7：利用差模扼流圈和X電容抑制電磁噪聲

　　為抑制差模噪聲，利用差模扼流圈和X電容，在產(chǎn)品內形成使流經(jīng)AC電源線(xiàn)的差模噪聲電流返回噪聲源的路徑（a）。如果是共模噪聲，一般使用Y電容來(lái)抑制噪聲，不過(guò)在照明產(chǎn)品的電源電路中，其效果不充分。因此通過(guò)在Y電容上追加共模扼流圈或僅利用共模扼流圈來(lái)抑制共模噪聲（b）。

　　利用差模扼流圈能提高AC電源線(xiàn)的阻抗，使噪聲電流不易流動(dòng)。然后在此基礎上，利用X電容降低AC電源線(xiàn)間的阻抗，使噪聲電流返回噪聲源。該方法可防止電磁噪聲傳導至產(chǎn)品以外。

　　扼流圈對策

　　接下來(lái)介紹②共模噪聲較大、差模噪聲較小時(shí)的噪聲抑制方法。在共模噪聲中，由于噪聲電流在A(yíng)C電源線(xiàn)上沿同相方向（共模）流動(dòng)，因此即使在A(yíng)C電源線(xiàn)兩端接入X電容也沒(méi)有作用。利用電容抑制噪聲時(shí)，采用引導噪聲電流流向大地的電容器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“Y電容”，圖7（b））。

　　不過(guò)，一般情況下利用Y電容降低共模噪聲的效果不明顯。因此，需要有效利用扼流圈。為提高AC電源線(xiàn)的阻抗、減少共模噪聲電流，將電感值較高的共模扼流圈或差模扼流圈接入電源的一次側。共模扼流圈針對流向同相方向的噪聲電流能獲得大阻抗，因此適用于共模噪聲對策。

　　利用混合扼流圈抑制噪聲

　?、鄄钅Ｔ肼暫凸材Ｔ肼暰容^大時(shí)，需要針對各類(lèi)型的噪聲分別采取對策，這樣會(huì )導致所需元件增加，是造成成本上升和阻礙小型化的因素。

　　這種情況下，同時(shí)擁有共模扼流圈和差模扼流圈兩種功能的“混合扼流圈”最為有效。

　　混合扼流圈與相同尺寸的共模扼流圈具備相同程度的共模阻抗，和更高的差模阻抗（圖8）?；旌隙罅魅€備有扁平形狀的品種，可根據產(chǎn)品尺寸選擇。

圖8：混合扼流圈具備較高的差模阻抗

　　混合扼流圈不但具備與相同尺寸的共模扼流圈相同程度的共模阻抗，還具有更高的差模阻抗。

　　LED照明器具的電磁噪聲對策，關(guān)鍵在于電子元件的配置

　　以上是抑制源于電源部的傳導噪聲的方法概要。接下來(lái)將介紹LED照明器具電源部抑制噪聲的實(shí)例。

　　在LED照明器具的電源部，需要采取噪聲對策的部分大致有三處，分別是電源一次側整流前和整流后，以及電源二次側。

　　本文將介紹針對噪聲模式最容易凸顯部件效果的一次電源側整流前部分的對策。該部分相當于上述AC電源線(xiàn)。

　　第一個(gè)要介紹的是LED吊燈的傳導噪聲對策。在探尋對策之前，必須正確測量傳導噪聲。

　　首先，只以X電容為對策元件，利用V型人工電源網(wǎng)絡(luò )測量了LED吊燈的傳導噪聲。經(jīng)測量確認，在150k～10MHz的大頻帶范圍內產(chǎn)生了噪聲（圖9）。

圖9：LED吊燈的傳導噪聲對策示例

　　本圖為L(cháng)ED吊燈的傳導噪聲對策示例。從圖中可知，元件的種類(lèi)和配置不同，產(chǎn)生的傳導噪聲的頻率特性也會(huì )變化。因此，利用X電容和混合扼流圈，是最有效而且元件個(gè)數最少的對策。

　　接下來(lái)，改用Δ型人工電源網(wǎng)絡(luò )測量各噪聲模式。在大頻率范圍內發(fā)生了共模噪聲，而差模噪聲發(fā)生在1MHz左右的低頻帶范圍。也就是說(shuō)，LED吊燈的傳導噪聲混合了兩種噪聲模式。

　　作為噪聲水平較高的共模噪聲對策，①安裝了標準的共模扼流圈（3mH）。這樣做雖然共模噪聲大幅衰減，但差模噪聲并沒(méi)有衰減，因此低頻帶范圍的電磁噪聲依然高于規定值。

　　注意對策元件的相互作用

　　為抑制低頻帶的電磁噪聲，②追加了差模扼流圈（2.2mH）。這樣雖然降低了差模噪聲，但L1和L2的噪聲大小出現了差異。由于只在L1側追加了差模扼流圈，因此只有L1側的噪聲減小了。

　　為了修正這種不均衡，我們③試著(zhù)改變了X電容的位置。這樣一來(lái)，L1的噪聲增大了，L1和L2的噪聲大小變得基本一樣。但這并不能解決問(wèn)題。因此，作為消除不均衡的其他方法，我們④恢復了X電容的位置，在L2中追加了差模扼流圈（2.2mH）。也就是說(shuō)，在L1和L2中分別安裝了差模扼流圈。這次，不但L1和L2的噪聲大小基本相同了，而且全部大幅衰減。不過(guò)又出現了一個(gè)新問(wèn)題，那就是1MHz附近的共模噪聲增加了。

　　估計原因是，差模扼流圈的電感與共模扼流圈自身分布電容的串聯(lián)共振導致1MHz附近的共模阻抗降低了。

　　如上所述，元件間的相互作用有時(shí)會(huì )導致電磁噪聲增強。作為解決對策，有⑤采用混合扼流圈的方法。

　　通過(guò)采用混合型扼流圈，可獲得相當于采用一個(gè)共模扼流圈和兩個(gè)差模扼流圈的效果。另外，在抑制元件間相互作用的影響的同時(shí)，還可削減元件個(gè)數。

　　差模噪聲占一大半

　　接下來(lái)介紹一下LED燈泡的對策事例。與LED吊燈一樣，在探尋對策之前先來(lái)確認一下傳導噪聲的噪聲成分（圖10）。如上所述，LED燈泡由于尺寸較小，基本不會(huì )發(fā)生共模噪聲，發(fā)生的主要是差模噪聲。

圖10：LED燈泡的傳導噪聲對策示例

　　本圖為L(cháng)ED燈泡的傳導噪聲對策示例。通過(guò)在差模扼流圈外側配置X電容器，減小了L1和L2的傳導噪聲，其大小也基本相同。

　　與LED吊燈一樣，來(lái)驗證一下各元件抑制噪聲的效果。首先，①在L1中追加了差模扼流圈（3mH），將X電容配置在該線(xiàn)圈的外側，這樣L1和L2的噪聲都減小了。L1和L2的噪聲大小也基本相同。

　　對LED燈泡來(lái)說(shuō)，這就是有效的對策了。不過(guò)，我們又試著(zhù)②在L1和L2中分別配備了差模扼流圈，這樣一來(lái)，與LED吊燈一樣，1MHz頻率的共模噪聲增大了。估計是因為安裝兩個(gè)差模扼流圈后，共模路徑的電感和噪聲電流流過(guò)路徑的共模電容發(fā)生了串聯(lián)共振。

　　如上所述，抑制噪聲的效果會(huì )因噪聲電流流過(guò)路徑的電容和電感與噪聲對策元件之間的相互作用而大幅變化。

　　片式磁珠對策

　　LED燈泡將從2012年7月開(kāi)始成為《電氣用品安全法》的適用對象，因此本文還要介紹一下輻射噪聲的對策。此次，在差模扼流圈外側配置X電容的情況下，首先測量了LED燈泡的輻射噪聲（圖11）。結果顯示，在大頻帶范圍內都產(chǎn)生了輻射噪聲，尤其是在100M～200MHz頻帶，遠遠超過(guò)了CISPR15的規定值。

圖11：LED燈泡的輻射噪聲對策示例

　　LED燈泡的輻射噪聲對策采用片式鐵氧體磁珠。該磁珠的位置不同，輻射噪聲的抑制效果也不同。

　　在輻射噪聲對策方面，為抑制共模輻射噪聲，采用了片式鐵氧體磁珠。由于只在L1側安裝該磁珠無(wú)法降低輻射噪聲，因此①在L1和L2兩條電源線(xiàn)中都安裝了鐵氧體片式磁珠。這樣雖