EMI濾波器優(yōu)化與設(shè)計(jì)

EMI濾波器優(yōu)化與設(shè)計(jì)EMI濾波器優(yōu)化方案研究主要內(nèi)容第一章背景介紹插入損耗基礎(chǔ)知識(shí)一些濾波電路的比較優(yōu)化方案研究電磁干擾的產(chǎn)生需要具備三個(gè)條件：第一是干擾源；第二是干擾耦合途徑；第三是干擾敏感設(shè)備。就EMI

而言，雖然電力電子裝置的開關(guān)頻率遠(yuǎn)低于通信系統(tǒng)的信號(hào)頻率，但是它的工作電壓、工作電流和處理的功率都更高。電力電子裝置的主功率開關(guān)器件在開關(guān)過程中產(chǎn)生非常高的電流和電壓變化率，即非常高的di/dt與du/dt，它們通過電路中寄生電感和寄生電容產(chǎn)生強(qiáng)烈的瞬態(tài)噪聲。因此，主電路開關(guān)器件和相關(guān)的電路產(chǎn)生的電磁噪聲成為電力電子裝置中的主要電磁干擾源，并主要以傳導(dǎo)和近場(chǎng)干擾源的形式出現(xiàn)。而且，所有電力電子裝置也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的EMI噪聲和市電諧波電流注入到電網(wǎng)中，這就不僅污染了電網(wǎng)，也會(huì)影響連接到同一電網(wǎng)中的其他電氣電子設(shè)備的正常工作。從某種意義上來說，與通信設(shè)備比較，電力電子裝置產(chǎn)生的EMI問題可能會(huì)更嚴(yán)重，我們更關(guān)注對(duì)傳導(dǎo)干擾的抑制。寄生參數(shù)的影響無源元件的模型無源元件低頻模型高頻模型導(dǎo)線電阻電感電容分立元件常用的濾波器結(jié)構(gòu)中主要用到的是電容、電感、共模扼流圈共模扼流圈結(jié)構(gòu)共模扼流圈對(duì)共模電流呈現(xiàn)大的阻抗，理想共模扼流圈對(duì)差模沒有作用，但是實(shí)際中由于漏感的存在，它對(duì)差模也有一定的作用。分立元件模型共模扼流圈模型分立元件的高頻模型電容寄生參數(shù)模型電容阻抗特性電感寄生參數(shù)模型電感阻抗特性fZL經(jīng)典寄生參數(shù)CX=2.2μF，RESR=0.5Ω，LESL=10nHCy=2.2nF，RESR=0.3Ω，LESL=5nHL=10mH，REPR=0.3Ω，CEPC=30pF對(duì)于共模扼流圈：共模：LCM=10mH，RCu=0.8Ω，CEPC=30pF，RFe=10KΩ差模：LDM=10μH，REPR=0.3Ω，CEPC=30pF單電容的L形的插入損耗

通常采用插入損耗IL（InsertLoss）來衡量濾波器效果：IL=20log(U1/U2)式中U1為未插入濾波器時(shí)的負(fù)載端電壓，U2為接入濾波器后負(fù)載端的電壓。利用經(jīng)典寄生參數(shù)，對(duì)同一濾波器的濾波器分別計(jì)算出其考慮與不考慮寄生參數(shù)時(shí)的插入損耗來觀察寄生參數(shù)的影響。阻抗匹配時(shí)的計(jì)算結(jié)果單電容濾波單電感濾波LC濾波Π形濾波幾種典型的EMI濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與比較圖1圖2圖3這是在阻抗匹配條件下的比較結(jié)果，在阻抗不匹配時(shí)，濾波器的設(shè)計(jì)就并不是階數(shù)越高效果越好了EMI濾波器優(yōu)化由于寄生參數(shù)的影響，所以必須對(duì)濾波器進(jìn)行優(yōu)化以提高濾波效果使其達(dá)到或接近預(yù)期目標(biāo)。一種優(yōu)化方案是對(duì)電路的布局的優(yōu)化，這里主要是考慮在阻抗失匹配條件下選擇合適的濾波器結(jié)構(gòu)。另一種是減小元器件自身的寄生參數(shù)，這就要看是哪種寄生參數(shù)器主導(dǎo)作用的建議的濾波器結(jié)構(gòu)1電容寄生參數(shù)首先固定電容的寄生電阻的值，改變電容寄生電感的值，分別計(jì)算插入損耗寄生電感的值對(duì)插入損耗的影響比較明顯。在頻率較低時(shí)，寄生電感的值可以忽略，這是因?yàn)殡姼械淖杩?/p>

，ZL=jwl

在頻率低時(shí)電感的阻抗值也比較低，對(duì)總體電壓的影響不大。在頻率高時(shí)，寄生電感的影響開始體現(xiàn)出來，寄生電感越大，實(shí)際電容的阻抗

的值也越大，這樣電容與負(fù)載并聯(lián)后的阻抗也大，從而負(fù)載分得電壓U2大，導(dǎo)致插入損耗IL=20log(U1/U2)的值越低，隨著頻率的升高影響也越大。元件寄生參數(shù)角度優(yōu)化

再固定寄生電感的值，改變寄生電阻的值，觀察寄生電阻帶來的影響

當(dāng)保持寄生電感的值不變，改變寄生電阻的值時(shí)，插入損耗的改變情況如右圖所示，改變寄生電阻的值，諧振頻率

的值不會(huì)變，但是在諧振頻率附近的插入損耗會(huì)改變，這是因?yàn)橹C振點(diǎn)處的電容的實(shí)際阻抗變了。比較可知，寄生電感的值對(duì)插入損耗的影響更大（寄生電阻只影響諧振點(diǎn)處的），所以電容的選擇時(shí)主要考慮寄生容的影響，電容引線也不宜過長。2電感寄生參數(shù)的研究固定電感的寄生電阻的值，改變寄生電容的值：改變寄生電容的值，在低頻階段對(duì)濾波器的效果基本上沒有影響，會(huì)影響諧振頻率，使得諧振點(diǎn)右移，高頻時(shí)的插入損耗都像右移了一樣。固定電感的寄生電容的值，改變寄生電阻的值：

當(dāng)寄生電容的值不變，改變寄生電阻的值時(shí)，濾波器的濾波效果在低頻時(shí)效果變差，但是這種改變卻是微乎其微，在