传导噪声分析技术在滤波器中的应用

2015-03-18 12:53:15   来源:eechina   

关键字: 传导  分析技术  滤波器  噪声

传导发射是电磁兼容设计中的重要问题之一。为了满足标准中对传导发射限制的要求,通常使用EMI滤波器来抑制电子产品产生的传导噪声。快速选择或者设计一个满足需要的滤波器是解决问题的关键。传导噪声分析技术包括共模噪声、差模噪声分析,共模阻抗、差模阻抗分析,这是滤波器设计的基础。  

共模噪声和差模噪声  

传导噪声根据传输特性产生分成两类:差模噪声和共模噪声。差模噪声是当两条电源线的电流方向互为相反时发生的,而共模噪声是当所有电源线的电流方向相同时发生的,如图1所示。一般而言,共模是最大难题,这是由杂散电容的不当接地造成的。  

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图1 共模噪声和差模噪声  

如果存在不等值的负载或线路阻抗,就会将共模电流转换成部分共模电流和部分差模电流。当电源系统给电路供电时,如果电路具有不等值的阻抗,而且电源的输出存在共模噪声时,共模噪声将差动方式作用于电路,电路可能会发生错误。所以,在产生共模电流时,就要首先降低共模噪声,其次是均衡阻抗。此外,由于共模和差模的特性,共模电流的频率会比差模的频率大。因此,共模电流会产生很大的射频辐射,而且会和邻近的组件和电路发生感性与容性的耦合。在实际电源电路里,差模噪声很像是一个电压源,共模噪声比较像一个电流源,这使得共模噪声更难被消除。共模噪声和所有的电流源一样,需要有一个流动路径存在。因为它的路径包含底盘,所以外壳可能会变成一个大型的高频天线。  

共模噪声和差模噪声分析  

在电磁兼容实验室,人们借助LISN和接收机完成传导发射的测试,测试结果将给出电源线上的总噪声特性。  

图2是使用LISN测试电源噪声的示意图,由于LISN输出使用标准50Ω阻抗。因此两路LISN分别得到噪声电压:  

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图2 LISN测试示意图  

VL=25xIcm+50xIdm  

VN=25xIcm-50xIdm  

使用标准LISN无法分离共模和差模噪声,但是借助某些特殊装置可以做到。如:LISN UP、CM/DM分离器、ESA2000和PREMIPRO都可以完成噪声分离任务。图3给出了CM/DM分离器原理图,它是一种以变压器为基础的装置,利用共模电压无法使变压器工作的原理。  

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图3 CM/DM分离器原理图  

至此已经了解了产品的传导发射是否满足标准要求,并且分析出差模噪声和共模噪声的特性(见图4 (a)和图4 (b))。后续的工作就是选择或者设计一个滤波器来解决传导发射问题。  

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图4 (a) 总噪声和差模噪声 图4 (b) 总噪声和共模噪声  

电源输入阻抗特性分析  

滤波器的制造商给出的滤波器插损是在50Ω标准阻抗系统中的性能。众所周知电源的输入阻抗随着频率的变化具有不连续性,而随着阻抗的改变滤波器的插损特性也具有很大的变化,100?H电感和100nF电容器在理想情况下带来的衰减分别如图5(a)和图5(b)所示。  
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编辑:什么鱼
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