EMI兩種差模干擾禍合的集中參數等效電路模型研究

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(EM I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。

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 C LISN)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

差模干擾抑制方法分析

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

差模電抗器

在本文的分析中，采用雙差模電抗器對稱設置

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

帶整流橋輸入級的開關電源在電網側產生的差模干擾不但有木質差模分量，而且還有不對稱的共模電流形成的混合模式分量。在實際的EMI濾波器設計中，如果沒有注意到混合干擾在差模干擾的主導地位，僅考慮理想化的木質差模，將會影響濾波器的設計。木文得出的模型和分析方法可為EMI濾波器設計工作提供一定參考價值，有助于減少繁瑣的“試探一糾錯”工作。