热门关键词:亚傅体育app,亚傅体育app官网  
当前位置:首页 > 企业新闻
物联网&智能设备-EMI传导输入滤波器的设计理论(武汉)
2021-07-28 [35895]
本文摘要:物联网智能电子产品&设备开关电源系统的输出EMI低通滤波器摆放在输出末端对系统的EMS设计也是十分关键的!我再行补足编撰一下;2020-03-30 谈的物联网智能电子产品&设备的开关电源系统的EMS的图片:瞬态阻碍(EMS)对智能设备不会产生威胁,经常出现产品功能及性能的问题!差模阻碍(EMS)其尖峰噪声电压对设备不会必要产生威胁,经常出现产品功能及性能的问题!共模阻碍(EMS)其尖峰噪声电压对设备会必要产生威胁;共模阻碍不直接影响设备,而是通过转化成为差模电压来影响设备的!由于系统要使用交流AC供电同时拒绝有下的体积和效率,开关电源的应用于必不可少!留意:电子产品&设备就开关电源系统来说!如果并不认为开关电源的输出滤波器1.开关电源线路本身对脉冲群阻碍的抑制作用觉得是很低的,毕竟,主要在于脉冲群阻碍的本质是高频共模阻碍。

物联网智能电子产品&设备开关电源系统的输出EMI低通滤波器摆放在输出末端对系统的EMS设计也是十分关键的!我再行补足编撰一下;2020-03-30 谈的物联网智能电子产品&设备的开关电源系统的EMS的图片:瞬态阻碍(EMS)对智能设备不会产生威胁,经常出现产品功能及性能的问题!差模阻碍(EMS)其尖峰噪声电压对设备不会必要产生威胁,经常出现产品功能及性能的问题!共模阻碍(EMS)其尖峰噪声电压对设备会必要产生威胁;共模阻碍不直接影响设备,而是通过转化成为差模电压来影响设备的!由于系统要使用交流AC供电同时拒绝有下的体积和效率,开关电源的应用于必不可少!留意:电子产品&设备就开关电源系统来说!如果并不认为开关电源的输出滤波器1.开关电源线路本身对脉冲群阻碍的抑制作用觉得是很低的,毕竟,主要在于脉冲群阻碍的本质是高频共模阻碍。2.开关电源线路中的滤波电容都是针对诱导低频差模阻碍而设置的,其中的电解电容对于开关电源本身的纹波抑制作用尚且严重不足,更加不要说道针对谐波成分超过60MHz以上的脉冲群阻碍有抑制作用了,3.在用示波器仔细观察开关电源输出末端和输入端的脉冲群波形时,没什么有显著的阻碍波动起到。这样显然,就诱导开关电源所受到的脉冲群阻碍来说,物联网及智能产品&设备的开关电源系统的输出滤波器是一个最重要措施。

EMS的问题留意要重点留意PCB设计的问题!1.开关电源系统线路中的高频变压器设计的优劣,对于脉冲群阻碍有一定的抑制作用;2.开关电源系统初级电路与次级电路之间的跨接电容,能为从初级电路转入次级电路的共模阻碍回到初级电路获取通路,因此对于脉冲群阻碍也有一定的抑制作用;3.开关电源系统输入末端共模滤波电路的设置,能对脉冲群阻碍有一定抑制作用。4.开关电源系统线路本身对脉冲群阻碍没什么抑制作用,但是如果开关电源的线路布局不欠佳,则更加能激化脉冲群阻碍对开关电源的侵略。尤其是脉冲群阻碍的本质是传导与电磁辐射阻碍的填充,即使由于输出滤波器的使用,诱导了其中的传导阻碍的成分,但不存在在传输线路周围的电磁辐射阻碍仍然不存在,仍然可以利用开关电源的不当布局(开关电源的初级或次级电路布局距离过于宽,就不会构成了“大环天线”),感应器脉冲群阻碍中的电磁辐射成分,进而影响整个设备的抗干扰性能。

亚傅体育app

对于整个物联网电子产品及设备由于有高频的数据通讯系统其PCB的设计多使用双面板及多层板的设计我将PCB的设计再行获取参照:A.PCB-地回头线(地平面的完整性)B.PCB-地电路(电路面积最小化)C.相接地点的方位(干扰源入口要以备短路)为什么要设计EMI低通滤波器来减少放入高频损耗?(AC输出开关电源设计系统)关键点1:共模阻碍的产生:是开关电源(电源MOS,输出功率较小时MOS不会减少散热器设计)与大地(测试系统的参照相接地板)之间不存在分布电容;电源MOS及输入整流二极管在电路中方波电压的高频分量通过分布电容起源于到大地(参照相接地板);这样就构成与电源线的电路。或者说;高频分量通过分布电容与电源线包含电路产生共模侵扰!关键点2:差模阻碍的产生:主要是开关电源中电源管工作在电源状态;当电源管通车时流到电源线的电流线性下降;电源管变频器时电流又变异为O;因此流到电源线的电流为高频的反复三角波脉动电流;其所含非常丰富的高频谐波分量;随着频率的增高该谐波分量的幅度不会更加小;因此差模侵扰是随频率的增高而减少的!留意:随着频率的增高我们电源器件对地之间分布电容显得很关键!此时共模的阻碍就显得更加低,小的共模电流就不会产生大的阻碍!这部分我可以通过EMI测试系统的CM/DM分离器就可以获得数据。右图直观的表明共模和差模侵扰的电路路径;如上图:开关电源系统产生的噪声包括共模噪声和差模噪声。

共模阻碍是由于载流导体与大地之间的电位差产生的,其特点是两条线上的杂讯电压是同电位同方向的;而差模阻碍则是由于载流导体之间的电位差产生的,其特点是两条线上的杂讯电压是同电位偏移的。留意:一般来说线路上阻碍电压的这两种分量是同时不存在的。如下电子产品&设备的内部电路板的结构图可以想象如果没特定的EMI低通滤波器件我们是无法通过测试标准的!杂散参数影响耦合地下通道的特性展开右图的分析:在EMI传导侵扰频段<30MHz,多数开关电源系统侵扰的耦合地下通道我一般用电路网络路径图来分析的。

但是,在开关电源中的任何一个实际元器件,如电阻器、电容器、电感器乃至电源管、二极管都包括有杂散参数,且研究的频带愈多长,等值电路的阶次愈多低;因此,还包括各元器件杂散参数和元器件间的耦合在内的开关电源的等效电路将简单得多。留意:在高频时,杂散参数对耦合地下通道的特性影响相当大,分布电容的不存在沦为电磁侵扰的地下通道。还有,在电源管功率较小时,电源管一般都须要再加散热片,散热片与电源管之间的分布电容在高频时无法忽视,它能构成面向空间的电磁辐射侵扰源和电源线传导的共模侵扰源。针对对上面的问题:我们的第一点子是要放入滤波器设计;所以对开关电源系统传导的高效设计实际是我们放入滤波器的设计!留意设计关键思路:在输出端加滤波器,滤波器电阻不应与电源电阻失配,失配就越得意,构建的波动就越理想,获得的插入损耗特性就越少。

也就是说,如果噪音源内阻是较低电阻的,则与之接入的EMI滤波器的输入阻抗应当是低电阻(如电感量相当大的串联电感);如果噪音源内阻是低电阻的,则EMI滤波器的输入阻抗应当是较低电阻(如容量大的并联电容)。由于线路电阻的不平衡性,两种分量在传输中不会相互改变,情况也变得复杂。对于<75W电子产品&设备的开关电源系统EMI滤波器的测试引荐如下结构:输出滤波器的电路设计原理图测试输出滤波电路能超过10dB设计裕量(使用仿真阻抗测试)我们标准化的工业及住宅类产品的EMI标准如下:传导侵扰的测试频率范围为0.15~30MHz,限值拒绝如下表格:在0.15~1MHz的频率范围内,侵扰主要以差模的形式不存在,在1~10MHz的频率范围内,侵扰的形式是差模和共模并存,在10MHz以上,侵扰的形式主要以共模居多。

展开机理分析:差模侵扰的产生主要是由于电源管工作在电源状态,当电源管通车时,流到电源线的电流不会渐渐下降,电源管变频器时电流变异为零,因此,流到电源线的电流为高频的三角脉动电流,所含非常丰富的高频谐波分量,随着频率的增高,该谐波分量的幅度更加小,因此差模侵扰随频率的增高而减少,共模则忽略随着频率的增高器件体之间的分布电容显得更加关键;小的共模电流都能产生大的电磁干扰。滤波器的设计:通过上面的分析,理解产品的阻碍特性和输入阻抗特性后,设计或者自由选择一个滤波器就显得非常简单了。如果用于一个现成的滤波器,可以调用过去累积的滤波器数据库,核对滤波器参数,寻找一个适合的滤波器。如果没适合的或者想要专门设计一个专用滤波器,可以利用专用的滤波器设计软件。

我设计的公式计算出来软件的机理:1.一般开关电源的噪声成分大约为1~10MHZ间所以EMI滤波器要在1-10MHZ的插入损耗要尽可能好。2.滤波器的CM/DM滤波器谐振频率在10KHZ-50KHZ为好:留意大于电源频率;3.理论上电感量越高对EMI诱导效果就越好,但过低的电感将使截止频率更加较低,而实际的滤波器不能做一定宽带,也就使高频噪声的诱导效果变差举例说明:我将一只20mH的电感展开频率-电感&频率-电阻分析;频率-电感曲线FREQUENCY—INDUCTANCECURVE:频率---电阻曲线FREQUENCY—IMPEDANCECURVE:留意:电感量愈多低,则绕线匝数愈,铁氧体磁芯ui越高,如此将导致低频电阻减少(直流电阻逆大)。

亚傅体育app

匝数减少使分布电容也随之减小,使高频电流全部经此电容流通。过低的ui使CORE不易饱和状态,根据我多年的设计经验对于铁氧体材料ui=10K是较为理想的。将输出滤波器展开等效如下:展开EMI的共模和差模等效如下:计算出来谐振频率(滤波器的截止频率):对于<75W物联网及智能设备开关电源系统EMI输出滤波器计算结果如下:通过测试的滤波器的EMI数据与理论的EXCEL的原理计算出来参数数据是相符的。

因此就可以以此类推各种有所不同应用于条件下的EMI滤波器的设计!我们确认fcn的一般方法电子产品&设备开关电源系统输出滤波器的截止频率fcn要根据电磁兼容性设计拒绝确认。对于侵扰源,拒绝将侵扰电平减少到规定的范围;对于接收器,其接管值反映在对噪声限值的拒绝上。对于一阶低通滤波器截止频率可引荐按下式确认:侵扰源:fcn=kT×(系统中低于侵扰频率);信号接收机:fcn=kR×(电磁环境中低于侵扰频率);式中,kT、kR根据电磁兼容性拒绝确认,一般情况下所取1/3或1/5。

举例说明如下:A.电源噪声扼流圈或电源输入滤波器截止频率所取fcn=30~50kHz,同时拒绝高于我们的开关电源的仅次于工作频率(当CLASS-A/B拒绝f=150KHz为测试起点时);B.信号噪声滤波器截止频率所取fcn=10MHZ~30MHz(对传输速率>100Mbps的信息技术设备)。此外,对于输出电流有类似波形的产品及设备,例如相接有必要整流-电容滤波的电源EMI输出电路:没功率因数校正(PFC)的开关电源和电子镇流器之类电器设备及产品,如果要杂讯2~27/40次(9KHZ)电流谐波传导阻碍,噪声扼流圈截止频率fcn有可能获得更加较低一些。其它标准拒绝的解释如下:美国联邦通信委员会(FCC)规定电磁干扰接续频率为300kHz;国际无线电阻碍尤其委员会(CISPR)规定为150kHz;美国军标规定为10kHz。设计要点:放入滤波器设计;上图中如果不放入输出滤波器,我们很难通过EMI的传导限值拒绝!在实际运用中如果没放入输出EMI的低通滤波器;我们使用差模和共模分离器展开无滤波器系统的理论研究如下:我们的测试的差模和共模的限值情况如下:分离出来的差模测试仿真曲线分离出来的共模测试仿真曲线而实际我们必须超过的测试效果如下:拒绝符合测试的CLASSA/B的限值拒绝:一般来说实际测试要比限值较低5-10dB的设计!实际值为蓝色实线的效果,虚线为我们的限值拒绝;我们确认fcn的精确理论方法根据曲线拒绝展开切线分割法来确认滤波器的截止频率值对于一级低通滤波器截止频率可按下式确认:侵扰源:fcn=kT×(系统中低于侵扰频率);CLASSA/B=150KHZ-30MHZ(标准)接收机:fcn=kR×(电磁环境中低于侵扰频率);CLASSA/B=150KHZ-30MHZ式中,kT、kR根据电磁兼容性拒绝确认,一般情况下所取1/3或1/5;并且大于开关电源的设计工作频率!对于<75W的FLY反激的开关电源系统设计;我在展开差模和共模无滤波器分离出来测试时得出结论的曲线展开ClassB的限值拒绝得出结论的波动曲线展开切线分析时;fcn的切点正好差不多在150KHZ的1/3一处;因此得出结论<75W的FLY反激的开关电源设计其截止频率在50KHZ附近;因此我的设计建议对于<75W的FLY开关电源的差模&共模的截止频率引荐在10KHZ-50KHZ设计!如果系统是Ⅱ类器具/结构-无短路措施!滤波器如何设计?参数如何自由选择?答案是:设计方法完全相同;实质上就是上面的计算公式中的Y电容要被产于参数更换了。

亚傅体育app

分布电容往往只有几PF到几十PF;我必要引荐测试好的如下滤波器结构给大家参照;理论上电感量越高(但该电感的分布电容也越大)对EMI诱导效果就越好,但过低的电感将使截止频率更加较低,而实际的滤波器不能做一定宽带,也就使高频噪声的诱导效果变差(一般开关电源的噪声成分大约为1~10MHZ间,但也有多达10MHZ之情形)。留意:电感量愈多低,则绕线匝数愈,铁氧体磁芯ui越高,如此将导致低频电阻减少(DCR变小)。

匝数减少使分布电容也随之减小,使高频电流全部经此电容流通。过低的ui使铁芯不易饱和状态,根据我多年的设计经验对于铁氧体材料ui=10K是较为理想的。

根据我做到多年白电产品的设计经验以下的共模电感必要当作用于,基本上能通过所有的电子产品EMI-传导阻碍的应用于。共模滤波器-性能最佳(<30W)使用分区/槽绕行(SectionalWinding)FT20.6参数规格使用分区/槽绕行共模电感的漏感还可以当作差模电感用于如下图:其频率电阻曲线如下图;如果功率多达30W引荐卧式结构的ET28设计要点:共模电感和Y电容的用于要沿着干扰信号的流向包含一个LC低通滤波器的流形。同理,差模电感和X电容也如此。

如下图示:滤波器的准确工作方向对于漏电电流拒绝不高的涉及比如<5mA漏电流的产品应用于<75W的开关电源系统;如果还有必须更大的传导设计裕量,我引荐使用2级共模滤波器的设计;整个传导阻碍的设计<40dB,引荐的标准的电路结构如下;应用于时留意:有所不同产品的应用于溢电流拒绝是有所不同的;在漏电流的高拒绝场合Y电容的大小必须展开调整;调整Y电容后根据前面的LC谐振频率再行来设计共模电感!设计应用于总有一天是灵活性的;明确设计细节可咨询本作者!我再行通过EMI的传导测试曲线来指导大家来展开滤波器的设计优化!参照如下:开关电源EMI各个频段对应的产品信息分析:A.产品为早期的开关电源系统方案B.开关电源有输出EMI滤波器的设计,图示其测试频率的ΔF为其电源工作频率C.产品的EMI测试曲线其定峰值有微克频段;开关电源的输出EMI滤波器的参数必须调整!我的实践中与理论数据:1.F1频段与附近150KHZ调整X电容就越有效果2.F2频段范围优化滤波器的共模电感搞定!3.F3频段范围滤波器Y电容,首度级的Y电容的设计是关键开关电源EMI各个频段对应的频段测试数据分析:A.F1频段与越附近150KHZ的频段调整X电容效果就越显著,过大的X电容不会造成F3频段下降!B.F2频段EMI输出滤波器的共模电感的设计按引荐参数精彩搞定并不会有充裕的裕量!C.F3频段调整Y电容效果显著;留意调整不合适的Y(额大)电容值会造成F1频段下降!D.如果EMI输出滤波器使用2级共模电感结构,后级共模电感感觉量过大不会造成F3频段下降更加多设计应用于实践中及技术交流;请求注目阿杜老师!杜佐兵电磁兼容(EMC)线上&线下高级讲师杜佐兵老师在电子行业从业近20年,是国家电工委员会高级登记EMC工程师,武汉大学光电工程学院、光电子半导体激光技术专家。目前专心于电子产品的电磁兼容设计、开关电源及LED背光驱动设计。2019年在电源网研讨会和大家一起展开交流!下一站苏州,深圳,东莞……我的理论与实践中共享等你们的来临;与君探究,我们不见不散!如果对我以下的课程(课题)感兴趣,青睐邀请和大家共享!任何的EMC及电子电路的可靠性设计疑难杂症;再行分析再行设计才是高性价比的设计!实际应用于中电子产品的EMC涉及面较为甚广;我的系统理论及课程再对电子设计师遇上的实际问题展开空战分析!再行分析再行设计;构建性价比线性规划原则!。


本文关键词:亚傅体育app,亚傅体育app官网

本文来源:亚傅体育app-www.hispak.net