帶整流橋輸入級的開關電源差模干擾特性摘要帶整流橋輸入級的開關電源電網側的差模噪聲存在出現兩種分量:整流橋導通期產生的木質差模干擾分量和整流橋關斷期產生的棍合模式干擾分量。木文分別對木質差模和棍合干擾的禍合途徑和作用機理進行了分析，建立了描述兩種差模干擾禍合的集中參數等效電路模型，對二種EMI濾波器的抑制效果進行了定量計算和對比，并結合實驗測試結果驗證木文研究方法的正確性。關鍵詞:電磁兼容差模干擾濾波器開關電源1弓1言隨著開關電源在現代工業社會中日益廣泛的應用，其功率變換單元的PWM開關器件產生的電磁干擾(EMI問題也逐漸引起了設計和應用人員的重視［1--3］。隨著國際和國內電磁兼容(EMC)法規的日益完善和嚴格執行，設計和解決開關電源產品的電磁干擾問題顯得尤為重要。濾波器是降低電磁干擾發射的常規手段，但傳統的濾波器設計過程是通過反復的試探一糾錯來實現，缺乏系統性的機理研究，不但耗費資金，而且延誤產品投放市場的時機［［4］通常根據傳導禍合方式的不同將電磁干擾分為差模(DM)和共模(CM)兩種［｝4｝：DM是由快速電流變化率(dildt的開關電流作用在電路寄生電感上形成的噪聲;CM則是由于快速電壓變化率(dv/dt)的開關電壓作用在對地寄生電容上形成的噪聲干擾。在設計濾波器時，需要將DM和CM分別進行考慮以達到濾波器參數的最優化和濾波效果的最大化［［5,6］多數文獻在設計濾波器時都是針對理想情況的，沒有考慮到DM和CM的交互影響。但是已有文獻防研究表明，當帶有整流橋輸入級的開關電源變換器工作在非連續工作模式卜時，共模電流禍合通道的不平衡性會產生一種新型的差模噪聲分量一混合模式干擾(MM)｝其在大多數的EMI研究中常被忽略。雖然文獻fgl對這種新發現的干擾的形成機理和抑制方法進行了研究，由于沒有給出定量分析，所以對實際應用的指導意義不大。因此，有必要繼續研究這種差模干擾的產生機理和建模方法，這對于開關電源的EMI濾波器的定量設計有著重要的意義。2差模干擾模型圖I給出了一臺反激式開關電源變換器傳導EMI的測試布置圖。圖I中線性阻抗穩定網絡CLISN)的卞要作用是為EMI受測設備提供標準的5052噪聲負載阻抗，以保證測試結果的正確性和可比較性［［4］。按照一般的理論，DM電壓為禍合在兩個5052電阻上電壓的差值，CM電壓為禍合在兩個5052電阻上電壓的平均值，分別由式(l和式(2｝給出圖I反微式開關電混檔出EM1測狀圖Fig.IConductedEMItestsetupforaflybackconverter匕m=匕一%，皿=（%+%）理在陽2a中給出了整流橋導通時差模F找電流的就合黨路.假設VDj和V6導通，由于MOSFET管的快速開關動作在變用器-次惻1產生高d加小的開關電流/tp，分別通過源波電容心和LISN的兩個5。免電阻構成回路口我們稱整流耕導通期的差模干擾為本質差模干擾（IDM”2^^圖2b給出了IDM的等效電路模型，干擾激勵電流源為變樂器一次電流Rp，品和￡「分別為電容心的等效串聯電阻和分布電感o中國電磁兼確（ig黔1根據掰旦四也楠鵬.葉施卻密獨免年的表達式為小|守住電用國中圖Z在瓶差看千就的政電腌軸電Lunped.clkuiInwdM-lFqt]DNna1p?:『F1，再--用ti面4土地3盤在整■精的美希切，?寓現X由rutiB過于工白旭光或金，MQSfETr|大段收的；也噂謂總法4^LLSNI：出成的蹄.汨而小在黑咸口獨亢CMIJ<M呈后￡1劃比發鳳田工在修湍析學美商別卜fllJ-MDSFtr又粉小汁謂的竹引起幢我心的事個策性」I1卡雙函廿皂，：的開於由4d寄中電寺「的比，比電/懺過U5忤，：.瑪?岬升力的*作干擾「畢惻U四久肺東.在MOSFET出版的收二，￥口,正記卡置分加.I?就此加送過LKLLSN.VD:U：耳構通時旅ilffl*,flMSFETPI感的餐間，丫口】閨仁辭早事.?卜憂出詵加地卻，MOSFET,￥口卜NHlLJ8N構思同邦.:和，君TO,*VD,gN軸.時,產弄的共，肌甑不由對LESN1.也J.梅地：打或他一闿“包會舊ft,弭就看找我侑用累利力事由KK卜杜.盧干覘第*眩電新可用帕兀來昂述，%*MG&FETIftJI-Xdilh.G，弓料4砧時中MCSFHT對坨南卞卅行,耳佻巾第8力而山后?尋麗氏樹寶3c所示的IW坳TL可知出MMHl.'尋麗的灰法式中式中，■與盯曾工廠地垢JdiMOHFET*距,*氏l|M'M''.MUSKET*f?.皿MM—??*???圉J混升梅式干擾等做出跑椅VFag.JLuinjftedi^iruiiJlllwdrl「口『MhlHjhI-le怖博面的狂斷可如，混夸卜擾。此橫「擾的用俄機理起?-科后，.因此，節LI5H接地時，由式(I)幡百齡章際盤犢電EE力*1+1?2■包括m用和M葡分量I可當LT5N部結時t密曾塞肝美電舞薦雄人由LESW符剎時“耗電也為^H).只包MLUM,圉4ftrtTLISN揍地離用電時整核修聲電笊帆舊的泄量站緊,MAV后世為Trtlm<*i?RSA^OBA.理表明.I心-i+%.rI?I%li.坂期的并想電置您由叫混色?『：：?1黑二Ma方靜研窕叩將編軸虛凝奏籍常見針帶來18MpiS圖I而麗鼐用描透聲3差模干擾抑制方法分析3.1差模X電容基于木文所建立的電路模型，卜而對常見的EMI濾波方式進行分析研究。首先考慮X電容對差葩*芬利干俄電阪旗譴窗金的泉Fijj-WhieismcrJDKImsonuvdIIigrBpcclra膽i比笛感咆圖5口站ihrk電棄油說at廿亢-陽部的HJ-fixiL在時mu占imm等像電第ftfl一EJWH5A二fwmRIIBM和MM電Jh川ftiAJj"G=皿，"G=皿，4_J1Dd*Fj+WO￡1-'""*O..(101卜+7)+5(?|甜+￡1*，日，AW計EMI羔的尚的效整加，用用到吸6ft馱計好R式中,Z.-i/jaf..崔女呼偉丁匚產0.1|1”等M助用為ISSeCI.荒?III股電N卜5HnK|1「□^^1MM|比的fl試盟誦艮同■K心容⑼心M和MM的仲州效里世相當川越為-H訃MM呼聲的電狀美比iniw大出ii.fl-.A，2Hbt<f/巾代夫JI靜善總坨就可時X電粗燃/■,■菱堿顯存巧用.分析HftI'V<U即件5h護優Afird)看刊耳內泅生飾到即FItim#.5C1,上產3WnH.廣.g5|iF.再?15口-&,T?JnH,q-ianpF.陽hi沿用了山式，jh利太，小希到??*的超雌娥蝸麗的睡9若虐到餐周國壁圖颯;r冒班由H您#如垂■同鳧昆/翎ii.ia.hr&r',；3.2差模電抗器在木文的分析中，采用雙差模電抗器對稱設置■?&lfl兄嘈存的事■ciii比電事由4*EIIaIVRd.mIVSB.<1]■?&lfl兄嘈存的事■ciii比電事由4*EIIaIVRd.mIVSB.<1]If!的幅「拉?計?笛Lfeil粵”■■事HIf,-.ftIit*MAHM卯函占審懼電拉事制肖，聳闈一優的性羽Fif片Suj^ne?M^HdrTDMbndmmnnli>eHDIMChokfiiM,lIDMfll把總的H!能出盤吊為M3E箱區電齊用再料片港「抵的拌世FijiSiiptfrwlnnahICMandMM?MhhyM“肥夜已畫性重式、toffl6u樂不留*b盼111/燈號離地憂辱雷里也電路棋不剃LDMfllMM電作打「世達加一吃中國電磁兼容胭一丁.?■ihtEp://www.EMCCnsna.br^i^）式中，4hoke=j^4mo罔6c給出了4nl=臺。叩H（等效-井聯電阻為2kG,等效并聯電容為12pF）時差模噪聲「擾的測就頻譜口圖能給出了由式C121和式口得到衰戰量的計算值；在嶙篋箱糠篥越蜘國騫翱靖果是相卿-n"rifep://www.EMCChmB^B^^*C?07*t3.3共模Y電容通常的EMI分析認為，共模Y電容對差模干擾的抑制作用卞要來自于其等效串聯電容效應。但是根據木文的分析，差模干擾的卞導分量棍合干擾是共模作用機理的噪聲模式，因此可以初步判定Y電容對共模噪聲有抑制作用的同時也會大大降低電網側的差模噪聲發射。圖7a給出了雙Y電容的設置方式，圖7b給出了計算干擾的等效電路模型。則IDM和MM電壓可表達為2g乙乙由m革狄電用帔■!<(度}富茗匚口”注H如70-LCi2 4hW1由13 14附I區加蛔幸ZMHz（dJ把模I優爨液地計算江用T共模Y電容對噪聲干擾的影響Fig,了EffectonDMnoisefromQ則IDM和MM的噪聲衰誡盤為je?= %e1 =i+「 4mly 匕"G） %Uoo+4J…，生J"式中，4=%4j圖九給出了％4/?nF（等效串聯電阻為。,2。,等效串聯電感為15MHi時差模電壓頻潛的測試結

果.可以看出，Y電容對MM噪聲的抑制敕果要