苏州莱瑞测信息科技有限公司

通过内部阻抗测量设计EMI共模滤波器

   2008-11-20 1870


  例如,下述的无源器件就可以用这种方法来表征,在150kHz到300MHz频率范围内的电感L (3mH)与L(400μH),电容C(47nF)、C(220nF)与C(1μF,聚酯型)。应使用合适的插入损耗方法,即在分析频率上,阻抗大于100Ω的电感以串联插入来表征,而阻抗小于25Ω的电容以并联插入来表征。电感的结果参见图2,电容的结果参见图3。

图2 电感L和L高频阻抗的测试结果 
 
图3 电容C、C和C高频阻抗的测试结果

电感L曲线上有一个由于点的数量有限而产生的折线角;在任何情况下,器件均有一明显的非理想特性。
  还观测到,由于寄生串联电感的影响,三个电容在100MHz以上的阻抗是相同的。这一现象很有意思。这意味着,如果将其用作高频滤波器,将会得到相同程度的衰减。之所以如此是因为,在这个频率范围内,由于外部连接器的存在,串联寄生电感占主导地位。

2.2 寄生参数的确定
  从被测阻抗除去这些无源器件的寄生参数值,就可以得到无源器件的等效电模型。一个工作频率能达到高频的无源元件的有效模型是很有用的,它有助于理解元件置入复杂电路后产生的影响,也有助于从电路仿真中得到可靠的结果。
  图4a说明,该电模型可表示电容C,其中Lp和Rp分别代表串联寄生电感和电阻(不考虑与模拟介质损耗的电容C相并联的电阻,因为它的作用只会在低的频率下体现出来)。图4b示出了模型中每个寄生元件的影响:C3-1代表了模型中参数C的值,这个值通过前述特性阻抗(图中表示为C3REAL)的低频渐近线可以很容易地确定;C3-2代表的是考虑了串联电感Lp相同的电容,其串联电感的值可以通过高频渐近线来估计;最后,观察到的被测电容阻抗的谐振峰值可以来确定串联寄生电阻Rp,它由标着C3-3的完全模型阻抗曲线示出。如前所述,确定的寄生元件值就可给出电容实际性能的满意的近似值。

(a)

(b)

图4a) C的等效电模型

b) 被测阻抗C3REAL与不同近似值的比较:
3-1只包含了电容C;C3-2增加了Lp;C3-3表示的是整个电模型
 
上述寄生参数的确定过程同样适用于2.5mH(这个值经常用于共模滤波器)低频值的电感。在这种情况下,寄生元件的确定过程比建立一个满意的模型要稍复杂一些,这是因为需要考虑象扼流圈磁导率的频率变化(这种现象在共模扼流圈使用的高磁导率磁性材料中是很显著的)这样的非线性特性。然而,一个与电感(图5a中的Rs)并联的简单电阻就可利用一阶函数(对数据表示中的材料特性进行分析得到极点频率)来很好地近似磁导率的变化。其它需要考虑的寄生元件如图5a所示:Cp可模拟线圈的总电容,R考虑了铁芯损耗(线圈串联电阻可以被忽略,因为其影响仅限制在极低频范围)。被测阻抗(图中的L1REAL)与连续近似值的比较如图5b所示:L1-1代表模型中的理想电感L,它可由低频渐近线来确定;L1-2示出了并联电容Cp后从高频渐近线得到的结果;L1-3包括了Rs的影响;而L1-4包括了电阻R。应注意到,从电的角度来说,可以在模型中使用单个的电阻。
 
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