大功率开关电源的EMC测试分析及正确选择EMI滤波器

　　1.2.2 差模输出传导噪声

　　第三种差模噪声是输出传导噪声，它是整流输出部分二极管由正偏转为反偏时，反向电流与二极管结电容、分布电感产生尖峰电压而造成的差模噪声，图4为典型的半波整流滤波电路：

　　图4 差模输出传导噪声电原理图

　　2 EMI滤波器的正确选择

　　EMI滤波器是以工频为导通对象的反射式低通滤波器，插入损耗和阻抗特性是重要技术指标。EMI滤波器在正常工作时处于失配状态，因为在实际应用中，它无法实现匹配。如滤波器输入端阻抗 （电网阻抗）是随着用电量的大小而改变的。滤波器输出端的阻抗 。（电源阻抗）是随着负载的大小而改变的。要想获得最佳的EMI抑制效果，必须根据滤波器的两端所要连接的源端阻抗特性和负载阻抗特性来选择EMI滤波器的电路结构和参数，即遵循输入、输出端阻抗失配原则。一般选用方法是：

　　（1）低的源阻抗和低的负载阻抗：选取（T）n 滤波器结构；（2）高的源阻抗和高的负载阻抗：选取（π ）n“滤波器结构；（3）低的源阻抗和高的负载阻抗：选取（LC）n“滤波器结构；（4）高的源阻抗和低的负载阻抗：选取（CL） 滤波器结构。

　　若不能满足阻抗失配的原则，就会影响滤波器的插损性能，严重时甚至引起谐振，在某些频点处出现干扰放大现象，所以，阻抗失配连接原则是应用EMI滤波器必须遵循的原则。

　　针对图l所测得的传导骚扰值，可以看出在0.15～15MHz范围内严重超差，最大值超过限值近40dB，而且尖峰较为密集。说明电源所产生的浪涌电压和浪涌电流较大，即电源的du／dt、di／dt很大，也就是产生的_F扰能量很大。开关电源共模噪声等效电路呈高阻抗容性，而差模等效电路高、低阻抗同时存在。针对这种情况，EMI滤波器的电路结构选为二级共模电感和一个单独的差模电感型式，这样既可以滤除共模噪声，又可以滤除差模噪声。插入损耗为40dB，所测得的传导骚扰值如图5所示。

　　图5加EMI滤波器后所测的传导骚扰

　　由图5可以看出，传导骚扰值在某些频段处还有超差，效果不十分理想，这是因为，传导接受机所测得的传导骚扰值是个综合参数，它无法判断出在0.15—15MHz频率范围内，共模干扰和差模干扰孰重孰轻，一般讲：在0.15～0.5MHz低端差模干扰分量很大，在0.5～5MHz共模干扰和差模干扰同时存在，在5～30MHz之间共模分量较大。原因之二是由于滤波器的电感和电容元件都受其分布参数的影响，频率愈高所受的影响愈大。滤波器内部电感、电容的装配工艺、接地质量也会对插入损耗产生很大的影响。原因之三是，由于滤波器电感会受到电流浪涌的影响，它工作的峰值电流比额定电流要大一倍左右，在重载和满载时，差模电感容易产生磁饱和现象，致使电感量迅速下降，导致插入损耗性能变坏。
 

　　3 较为理想的解决办法

　　针对以上情况，在EMI滤波器前端再串接一个一定值的电感，在交流电路中电感的数值 X= wL=“2”πrfL，电感就是一个电抗器，所以此电感也称为进线电抗器。由X =2πrfL可知，它的感抗与频率成正比，对于低频电流可以畅通无阻地通过进线电抗器，对于高频电流进线电抗器呈高阻抗、高压降。因此，进线电抗器可作为电流的低通（高阻）滤波器。

　　并且，开关电源所产生的谐波电压大部分都降在了进线电抗器上。所以，串接进线电抗器不但使传导骚扰值整体下降了，还使电压谐波得到了改善。当电感值选为6mH时，其抑制效果如图6所示。所以对已定型的大功率开关电源，选择进线电抗器+EMI滤波器，不失为解决其电磁骚扰的比较理想的方法。

　　图6进线电抗器+EMI滤波器后所测的传导骚扰

　　4 结语

　　大功率开关电源产生电磁干扰是一个复杂的问题，电源产生电磁干扰以传导干扰的危害尤为严重。根据电磁干扰产生的机理，正确选择EMI滤波器是有效抑制传导干扰的关键所在，其目的就是有效地抑制开关电源对电网的传导干扰，又可以降低从电网引入的传导干扰，使开关电源的电磁兼容性达到国家标准规定的限值要求。