EMI濾波器問題探討課件

1、 EMI濾波器問題探討 傳導(dǎo)測試2傳導(dǎo)干擾的來源 我們知道，變頻器里的開關(guān)電源、IGBT等的通斷過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波，從而對電網(wǎng)造成污染并影響電網(wǎng)上其它設(shè)備的運行。3傳導(dǎo)干擾的分類對于傳導(dǎo)干擾，按其電流流動途徑的不同可分為共模干擾和差模干擾。 4共模干擾 共模干擾是電源線對大地的噪聲，大小相同，方向一致，主要由電源線對地的雜散電容引起。5差模干擾 差模干擾是兩條電源線之間的噪聲，大小一致，方向相反。如下圖所示。67共模、差模干擾示意圖 共模、差模干擾會相互轉(zhuǎn)化 8 共模干擾和差模干擾是同時存在的，而且因為線路阻抗不平衡等原因，共模干擾和差模干擾會相互轉(zhuǎn)化，情況比較復(fù)雜。 如何降低傳導(dǎo)干擾

2、是變頻器設(shè)計時亟需解決的問題。 如何抑制傳導(dǎo)干擾 9 通常有四種方法可以進(jìn)行電源濾波，以便抑制干擾噪聲。實際使用中，通常是混合使用其中的兩種，甚至多種方法。電源線之間添加電容，即X電容；每根電源線和地之間加電容，即Y電容；共模抑制（共模電感，即共模扼流圈）；差模抑制（差模電感）。EMI濾波器原理圖10目前市場上主流的EMI濾波器廠商：日本的Murata(村田)、瑞士的Schaffner（夏弗納）等。共模扼流圈 11 共模扼流圈的結(jié)構(gòu)和工作原理12漏感13 對理想的共模電感模型而言，當(dāng)線圈繞完后，所有磁通都集中在線圈的中心內(nèi)。 但通常情況下環(huán)形線圈不會繞滿一周，或繞制不緊密，這樣會引起磁通的泄漏

3、，并形成差模電感。 因此，共模電感一般也具有一定的差模干擾衰減能力。漏感14 在濾波器的設(shè)計中，我們也可以利用漏感。僅安裝一個共模電感，利用共模電感的漏感產(chǎn)生適量的差模電感，起到對差模電流的抑制作用。 有時，還要人為增加共模扼流圈的漏電感，提高差模電感量，以達(dá)到更好的濾波效果。合成扼流圈15還有一種合成扼流圈，直接將差模電感放在共模扼流圈中，這樣做可以減小較長引線導(dǎo)致的分布電感分布電容對濾波效果的影響。合成扼流圈16EMI濾波器設(shè)計17下圖是在L510S-408的濾波器基礎(chǔ)上設(shè)計的一個EMI濾波器EMI濾波器設(shè)計18圖中Lc為一個5.4mH的三相共模扼流圈，其漏感為25uH左右。Ld為一個43

4、uH的小電感。輸入端的三個0.47uF的電容，和輸出端三個0.47uF的電容是X電容。Lc的漏感與Ld的感量共同組成了差模電感。另外，Lc的感量與后面三個0.47uF的電容以及0.1uF的電容組成了共模LC濾波電路。EMI濾波器設(shè)計19注意：這里特意加了三個43uH的小電感。因為我們的共模扼流圈的漏感與供應(yīng)商的制作工藝有關(guān)，不同批次的磁芯，不同的繞線方式，都有可能導(dǎo)致漏感變化，當(dāng)我們共模扼流圈的漏感很小時，根據(jù)轉(zhuǎn)折頻率的計算公式fc=1/（2LC）可知，共模轉(zhuǎn)折頻率很大。所以很有必要在這里加上一個uH級別的電感。計算截止頻率20畫出濾波器的共模濾波等效電路并計算截止頻率理論上，在該頻率之后，共

5、模噪聲會以40dB/dec的速度下降。計算截止頻率21畫出濾波器的差模濾波等效電路并計算截止頻率理論上，在該頻率后，差模噪聲會以60dB/dec的速度下降。實驗數(shù)據(jù)表明，150KHz30MHz區(qū)間內(nèi)，150KHz附近的噪聲分貝數(shù)最大，在完全不濾波的情況下達(dá)到108dB。下圖為濾波器改善后的測試結(jié)果。在150KHz處顯示68.45dB，這說明以上設(shè)計完全能夠達(dá)到濾波效果。改善后的測試結(jié)果23改善后的測試結(jié)果24改善后的測試結(jié)果25問題26 以上設(shè)計可能帶來的缺陷，就是由于Y電容是uF級別的，可能導(dǎo)致漏電流過大的問題。 為此，將圖中0.1uF的Y電容拿掉，換成3個472的瓷片電容分別在后端接三相和地，理論上截止頻率fC,CM=18.249KHz，共模雜訊在182KHz時應(yīng)下降到108-40=68dB左右，而實際測試中卻出現(xiàn)了下圖的情況：問題27圖中，2.221MHz時，噪聲才降到了73dB。出現(xiàn)這樣的情況可能是阻抗匹配的問題。因此，還需進(jìn)一步通過仿真和實驗來驗證。問題28參考文獻(xiàn)： 1.森 榮二 LC濾波器設(shè)計與制作 科學(xué)出版社 2.邵志和 電源輸入濾波器的設(shè)計及應(yīng)用 中國學(xué)術(shù)期刊 3.柳春，朱學(xué)軍，張逸成，姚勇濤 基于合成扼流圈的開關(guān)電源EMI