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通过内部阻抗测量设计EMI共模滤波器

2010-04-121890


　　如果Ｚcm的模与２５Ω可比，那么使用一个已经测过其阻抗的旁路电容来减小接收机的输入阻抗是很方便的。

　　应注意，上述方法所基于的假设在整个传导发射频率范围内并不能很好地满足。这意味着，被测的未知阻抗Ｚcm只在某些频段可靠，在剩余的频段必须采用不同的外部阻抗Ｚins。

３.２　测试
　　为了使上面提出的测试技术得到认可，测量了商用高频电子焊接设备的内部共模阻抗Ｚcm。在这种情况下，由于共模噪声主要是由电子设备到金属外壳的寄生电容引起的，所以Ｚcm值比Ｒ要高。因而，前述特征阻抗要遵循图６的方法用作已知串联阻抗。

　　最终的插入损耗测试在低于１ＭＨｚ的低频段给出的结果不能被接受，这是因为被测阻抗Ｚcm并没有比ＬＩＳＮ的输入阻抗（２５Ω）高很多。为了将测试系统输入阻抗在整个频率范围内减小到２Ω以下，根据上文建议，可以采用增加一个已知阻抗的并联电容（Ｃ３）来解决这个问题。有和没有串联电感的电子焊接设备产生的被测共模噪声比较如图７所示。知道了外部阻抗Ｚins后，再根据式（４），就可得到Ｚcm，其结果如图８所示。从与Ｚins的比较可以看出，上述方法所基于的假设在１５０ｋＨｚ至３０ＭＨｚ的整个频率范围内都能很好地满足，只有在大约５ＭＨｚ的地方才不能很好地符合不等式Ｚcm＜＜Ｚins。
 
图７　有和没有串联电感 Ｚins 的焊接设备产生的共模噪声   
   
 图８　计算的Ｚcm和测试的Ｚins
 
还观察到，当共模噪声的测试曲线是由多个点组成的时候，Ｚcm每十倍频用１０个值来计算，所以才会生成如此尖锐的曲线图。这种特性丢失的原因是由于图７中两种共模噪声谱的比较而产生的问题：由于峰值不总是出现在同一频率上。这样，两种情况若是需要更清楚地比较，应该在频率上有一个偏移。这种特性有待于进一步分析。

４　衰减的预测与证实

　　一旦知道了噪声发生器的内部阻抗，那么利用式（３）就很容易预测出不同的串联特性阻抗插入所产生的插入损耗，或者由更复杂的共模滤波器所产生的衰减。
 
　所提出方法实验验证是通过预测并测试由前面分析过的设备中插入共模电感Ｌ１所产生的插入损耗来实现的。从图９可以看出，实验结果和预测结果之差小于１０ｄＢ，而且，在中间频段所需要的近似也并不能完全地与假设相符。

　　这样，就有可能不用经验和试探法去设计滤波器，它不但改进了设备的传导ＥＭＩ性能，而且减少了所需的噪声。
图９　预测和测试的ＩＬ
 
５　结论

　　所介绍的方法可以粗略且严格地估计出一种开关电子装置在考虑了高频特性以及滤波器的寄生参数时的共模输入阻抗，并预测插入共模滤波器所达到的插入损耗。实验结果表明，预测的插入损耗的精度大约为１０ｄＢ。
　　这种方法对于简化滤波器设计步骤，缩短研发周期以及优化有关国际传导发射限制的最终方法是很有帮助的。
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