帶整流橋輸入級的開關(guān)電源差模干擾特性

帶整流橋輸入級的開關(guān)電源差模干擾特性摘要帶整流橋輸入級的開關(guān)電源電網(wǎng)側(cè)的差模噪聲存在出現(xiàn)兩種分量:整流橋?qū)ㄆ诋a(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行了分析，建立了描述兩種差模干擾禍合的集中參數(shù)等效電路模型，對二種EMI濾波器的抑制效果進行了定量計算和對比，并結(jié)合實驗測試結(jié)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關(guān)電源1弓1言隨著開關(guān)電源在現(xiàn)代工業(yè)社會中日益廣泛的應(yīng)用，其功率變換單元的PWM開關(guān)器件產(chǎn)生的電磁干擾(EMI問題也逐漸引起了設(shè)計和應(yīng)用人員的重視［1--3］。隨著國際和國內(nèi)電磁兼容(EMC)法規(guī)的日益完善和嚴格執(zhí)行，設(shè)計和解決開關(guān)電源產(chǎn)品的電磁干擾問題顯得尤為重要。濾波器是降低電磁干擾發(fā)射的常規(guī)手段，但傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計過程是通過反復(fù)的試探一糾錯來實現(xiàn)，缺乏系統(tǒng)性的機理研究，不但耗費資金，而且延誤產(chǎn)品投放市場的時機［［4］通常根據(jù)傳導(dǎo)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)的開關(guān)電壓作用在對地寄生電容上形成的噪聲干擾。在設(shè)計濾波器時，需要將DM和CM分別進行考慮以達到濾波器參數(shù)的最優(yōu)化和濾波效果的最大化［［5,6］多數(shù)文獻在設(shè)計濾波器時都是針對理想情況的，沒有考慮到DM和CM的交互影響。但是已有文獻防研究表明，當(dāng)帶有整流橋輸入級的開關(guān)電源變換器工作在非連續(xù)工作模式卜時，共模電流禍合通道的不平衡性會產(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(shù)的EMI研究中常被忽略。雖然文獻fgl對這種新發(fā)現(xiàn)的干擾的形成機理和抑制方法進行了研究，由于沒有給出定量分析，所以對實際應(yīng)用的指導(dǎo)意義不大。因此，有必要繼續(xù)研究這種差模干擾的產(chǎn)生機理和建模方法，這對于開關(guān)電源的EMI濾波器的定量設(shè)計有著重要的意義。2差模干擾模型圖I給出了一臺反激式開關(guān)電源變換器傳導(dǎo)EMI的測試布置圖。圖I中線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)CLISN)的卞要作用是為EMI受測設(shè)備提供標準的5052噪聲負載阻抗，以保證測試結(jié)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5052電阻上電壓的差值，CM電壓為禍合在兩個5052電阻上電壓的平均值，分別由式(l和式(2｝給出圖I反微式開關(guān)電混檔出EM1測狀圖Fig.IConductedEMItestsetupforaflybackconverter匕m=匕一%，皿=（%+%）理在陽2a中給出了整流橋?qū)〞r差模F找電流的就合黨路.假設(shè)VDj和V6導(dǎo)通，由于MOSFET管的快速開關(guān)動作在變用器-次惻1產(chǎn)生高d加小的開關(guān)電流/tp，分別通過源波電容心和LISN的兩個5。免電阻構(gòu)成回路口我們稱整流耕導(dǎo)通期的差模干擾為本質(zhì)差模干擾（IDM”2^^圖2b給出了IDM的等效電路模型，干擾激勵電流源為變樂器一次電流Rp，品和￡「分別為電容心的等效串聯(lián)電阻和分布電感o中國電磁兼確（ig黔1根據(jù)掰旦四也楠鵬.葉施卻密獨免年的表達式為小|守住電用國中圖Z在瓶差看千就的政電腌軸電Lunped.clkuiInwdM-lFqt]DNna1p?:『F1，再--用ti面4土地3盤在整■精的美希切，?寓現(xiàn)X由rutiB過于工白旭光或金，MQSfETr|大段收的；也噂謂總法4^LLSNI：出成的蹄.汨而小在黑咸口獨亢CMIJ<M呈后￡1劃比發(fā)鳳田工在修湍析學(xué)美商別卜fllJ-MDSFtr又粉小汁謂的竹引起幢我心的事個策性」I1卡雙函廿皂，：的開於由4d寄中電寺「的比，比電/懺過U5忤，：.瑪?岬升力的*作干擾「畢惻U四久肺東.在MOSFET出版的收二，￥口,正記卡置分加.I?就此加送過LKLLSN.VD:U：耳構(gòu)通時旅ilffl*,flMSFETPI感的餐間，丫口】閨仁辭早事.?卜憂出詵加地卻，MOSFET,￥口卜NHlLJ8N構(gòu)思同邦.:和，君TO,*VD,gN軸.時,產(chǎn)弄的共，肌甑不由對LESN1.也J.梅地：打或他一闿“包會舊ft,弭就看找我侑用累利力事由KK卜杜.盧干覘第*眩電新可用帕兀來昂述，%*MG&FETIftJI-Xdilh.G，弓料4砧時中MCSFHT對坨南卞卅行,耳佻巾第8力而山后?尋麗氏樹寶3c所示的IW坳TL可知出MMHl.'尋麗的灰法式中式中，■與盯曾工廠地垢JdiMOHFET*距,*氏l|M'M''.MUSKET*f?.皿MM—??*???圉J混升梅式干擾等做出跑椅VFag.JLuinjftedi^iruiiJlllwdrl「口『MhlHjhI-le怖博面的狂斷可如，混夸卜擾。此橫「擾的用俄機理起?-科后，.因此，節(jié)LI5H接地時，由式(I)幡百齡章際盤犢電EE力*1+1?2■包括m用和M葡分量I可當(dāng)LT5N部結(jié)時t密曾塞肝美電舞薦雄人由LESW符剎時“耗電也為^H).只包MLUM,圉4ftrtTLISN揍地離用電時整核修聲電笊帆舊的泄量站緊,MAV后世為Trtlm<*i?RSA^OBA.理表明.I心-i+%.rI?I%li.坂期的并想電置您由叫混色?『：：?1黑二Ma方靜研窕叩將編軸虛凝奏籍常見針帶來18MpiS圖I而麗鼐用描透聲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，卜而對常見的EMI濾波方式進行分析研究。首先考慮X電容對差葩*芬利干俄電阪旗譴窗金的泉Fijj-WhieismcrJDKImsonuvdIIigrBpcclra膽i比笛感咆圖5口站ihrk電棄油說at廿亢-陽部的HJ-fixiL在時mu占imm等像電第ftfl一EJWH5A二fwmRIIBM和MM電Jh川ftiAJj"G=皿，"G=皿，4_J1Dd*Fj+WO￡1-'""*O..(101卜+7)+5(?|甜+￡1*，日，AW計EMI羔的尚的效整加，用用到吸6ft馱計好R式中,Z.-i/jaf..崔女呼偉丁匚產(chǎn)0.1|1”等M助用為ISSeCI.荒?III股電N卜5HnK|1「□^^1MM|比的fl試盟誦艮同■K心容⑼心M和MM的仲州效里世相當(dāng)川越為-H訃MM呼聲的電狀美比iniw大出ii.fl-.A，2Hbt<f/巾代夫JI靜善總坨就可時X電粗燃/■,■菱堿顯存巧用.分析HftI'V<U即件5h護優(yōu)Afird)看刊耳內(nèi)泅生飾到即FItim#.5C1,上產(chǎn)3WnH.廣.g5|iF.再?15口-&,T?JnH,q-ianpF.陽hi沿用了山式，jh利太，小希到??*的超雌娥蝸麗的睡9若虐到餐周國壁圖颯;r冒班由H您#如垂■同鳧昆/翎ii.ia.hr&r',；3.2差模電抗器在木文的分析中，采用雙差模電抗器對稱設(shè)置■?&lfl兄嘈存的事■ciii比電事由4*EIIaIVRd.mIVSB.<1]■?&lfl兄嘈存的事■ciii比電事由4*EIIaIVRd.mIVSB.<1]If!的幅「拉?計?笛Lfeil粵”■■事HIf,-.ftIit*MAHM卯函占審懼電拉事制肖，聳闈一優(yōu)的性羽Fif片Suj^ne?M^HdrTDMbndmmnnli>eHDIMChokfiiM,lIDMfll把總的H!能出盤吊為M3E箱區(qū)電齊用再料片港「抵的拌世FijiSiiptfrwlnnahICMandMM?MhhyM“肥夜已畫性重式、toffl6u樂不留*b盼111/燈號離地憂辱雷里也電路棋不剃LDMfllMM電作打「世達加一吃中國電磁兼容胭一丁.?■ihtEp://www.EMCCnsna.br^i^）式中，4hoke=j^4mo罔6c給出了4nl=臺。叩H（等效-井聯(lián)電阻為2kG,等效并聯(lián)電容為12pF）時差模噪聲「擾的測就頻譜口圖能給出了由式C121和式口得到衰戰(zhàn)量的計算值；在嶙篋箱糠篥越蜘國騫翱靖果是相卿-n"rifep://www.EMCChmB^B^^*C?07*t3.3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自于其等效串聯(lián)電容效應(yīng)。但是根據(jù)木文的分析，差模干擾的卞導(dǎo)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也會大大降低電網(wǎng)側(cè)的差模噪聲發(fā)射。圖7a給出了雙Y電容的設(shè)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2g乙乙由m革狄電用帔■!<(度}富茗匚口”注H如70-LCi2 4hW1由13 14附I區(qū)加蛔幸ZMHz（dJ把模I優(yōu)爨液地計算江用T共模Y電容對噪聲干擾的影響Fig,了EffectonDMnoisefromQ則IDM和MM的噪聲衰誡盤為je?= %e1 =i+「 4mly 匕"G） %Uoo+4J…，生J"式中，4=%4j圖九給出了％4/?nF（等效串聯(lián)電阻為。,2。,等效串聯(lián)電感為15MHi時差模電壓頻潛的測試結(jié)

果.可以看出，Y電容對MM噪聲的抑制敕果要