EMI滤波器技术在开关电源中应用研究.pdfVIP

EM I滤波器技术在开关电源中的应用与研究 EMI滤波器技术在开关电源中的应用与研究 曹海洋比，张玉成1，朱启伟1，郭攀峰1’2 (1．中国矿业大学信息与电气工程学院，徐州221008； 2．江苏省电力传动与自动控制工程技术研究中心，徐州221008) Email：zyc．_eumt@163．corn 摘要：开关电源由于其可靠性高、输出稳定等优点而广泛应用于电力电子系统中，但其自身产生的电磁干扰对整个系统的影响不 容忽视。本文为了抑制开关电源所产生的传导电磁干扰，提出了集成EMI滤波的级联技术．并针对功率变换器的输出波形进行仿真。仿 真实验结果表明：这种级联的集成EMI滤波器对谐波有良好的抑制作用。 关键词：开关电源；电磁干扰；功率变换器；EMI滤波器 1．引言 随着大功率电子器件的广泛应用。实际工程中的开关电源即使经 随着现代技术的快速发展，电子和电气设备不断增加，也使得 过了屏蔽和接地，仍会有传导电磁干扰的存在，并对系统的正常工 电磁环境日益复杂，再加上设备的小型化、集成化、数字化程度不 作及性能可能会产生不良的影响。EMI滤波器具有良好的通带和 断提高。各种设备能否在这种环境下正常运行成为了目前一个严 阻带的选择性。能够将不需要的EMI信号减小到系统正常工作所 重的课题。而开关电源体积小，重量轻，效率高等等优点，所以在现 允许电平上哪。因而，对于传导EMI的抑制，采用高性能EMI滤波 代电力电子系统得到了越来越普遍的应用。然而，由于功率开关管 器在开关电源中比较有效的一种方法。是实现电磁兼容的一个重 要途径。 的高速开关动作，开关电源会产生较强的电磁干扰(EMI)。同时， 开关电源本身也处于其他设备的电磁环境中．对于其干扰也很敏 感。防止电磁干扰主要有三项措施。即屏蔽、滤波和接地。而往往 3．EMI滤波器设计 采用屏蔽和接地不能够提供完整的电磁干扰防护。因为系统或设 由开关电源结构可知。功率变换器、高频变压器等产生的电磁 备上的电缆是最有效的干扰接收与发射天线。许多设备在做单台 干扰占EMI的绝大部分，所以要解决开关电源的EMI问题，即解 电磁兼容实验时都没有问题。但当两台设备连接起来以后，就不 决功率变换器等器件产生的电磁干扰。如下图所示为基本的EMI 满足电磁兼容的要求了．这就是电缆起了接收和辐射天线的作 滤波器的结构图翔。 用。唯一的措施就是加装EMI滤波器．以来切断电磁干扰沿信号 线或电源线传播路径。与接地和屏蔽共同构成完美的电磁干扰防 护。不论是抑制干扰源、消除耦合或是提高接收电路的抗干扰能 力，都可以采用滤波技术if]，这就使得EMI滤波器的作用越来越重 要。 图1EMI滤波器结构图 2．EMI滤波器 3．1 EMI测量 由于开关电源中的EMI的广泛存在．研究人员及工程师们一 目前电磁干扰的测量设备为线路阻抗稳定网络(LISN)，其基 直在研究消除或减少干扰的方法。在工程实践中，屏蔽、合理接地、 本简化图如图2所示。 滤波及系统布局等都是经常采用且能有效抑制电磁干扰的措施。 其中，在实际的工程中，屏蔽室控制电磁干扰辐射信号比较好的手 段；而滤波技术则是减少电磁干扰信号的传导EMI和某些辐射E． MI，而开关电源中的电磁干扰是以传导为主，即EMI滤波器来阻 断开关电源EMI是很有效的方法回。 滤波技术实际上是频域处理技术，即在线路中植入一种网络， 此网络的转移阻抗是频率的函数．它使有用的频谱分量通过，而限 图2USN基本简化图 制和抑制无用的频谱分量。从消除电磁干扰的角度来看，EMI滤波 它的核心是经电感、电容和标准50Q阻抗而构成的测试网 器是只允许直流和工频通过的低通滤波器，能够极少衰减地把直 流及工频电网功率传输到功率变换器设备上。却大大衰减电网传 上。另一方面可防止来自外