電源濾波器的設(shè)計(jì)

《電源濾波器的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第5章電磁干擾濾波器劉洋應(yīng)用物理教研室1濾波器的特性濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的一種重要方法采用濾波器的目的是分離信號、抑制干擾。濾波器是由集中參數(shù)或分布參數(shù)的電阻、電感和電容構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)。2電磁兼容濾波器設(shè)計(jì)是電磁兼容設(shè)計(jì)工程中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。有時(shí)候設(shè)計(jì)的濾波器性能如何會(huì)決定整個(gè)電器設(shè)備是否能夠正常工作。但因?yàn)殡姶偶嫒轂V波器的設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面非常廣，設(shè)計(jì)出一個(gè)性能較好的濾波器并不是一件容易的事情。5.1干擾的分類5.1.1按噪聲產(chǎn)生的原因分類放電噪聲主要是因?yàn)槔纂?、靜電、電動(dòng)機(jī)的電刷跳動(dòng)、大功率開關(guān)觸點(diǎn)斷開等放電產(chǎn)生的噪聲。3高頻振蕩噪聲主要是中頻電弧爐、

2、感應(yīng)電爐、開關(guān)電源、直流—交流變換器等產(chǎn)生高頻振蕩時(shí)形成的噪聲。浪涌噪聲主要是交流系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流、電爐合閘電流、開關(guān)調(diào)節(jié)器的導(dǎo)通電流以及晶閘管變流器等設(shè)備產(chǎn)生涌流引起的噪聲。這些干擾對微機(jī)測控系統(tǒng)都有嚴(yán)重影響，必須認(rèn)真對待，而其中尤以各類開關(guān)通、斷電時(shí)所產(chǎn)生的干擾最難以抑制或消除。45.1.2按噪聲傳導(dǎo)模式分類對于傳導(dǎo)噪聲，按其傳導(dǎo)模式分為差模噪聲和共模噪聲。差模噪聲又稱線間感應(yīng)噪聲或?qū)ΨQ噪聲。有些書中也稱其為串模噪聲或常模噪聲、橫向噪聲等。如下圖所示，噪聲往返于兩條線路間，N為噪聲源，R為受擾設(shè)備，UN為噪聲電壓，噪聲電流IN和信號電流IS的路徑在往

3、返兩條線上是一致的。5差模干擾電流是由外界電磁場在信號線和信號地線構(gòu)成的回路中感應(yīng)出的。由于電纜中的信號線與其地線靠得很近，因此形成的環(huán)路面積很小，所以外界電磁場感應(yīng)的差模電流一般不會(huì)很大。在電源線中，差模干擾電流往往是由電網(wǎng)上其他電器的電源發(fā)射出的(特別是開關(guān)電源)和感性負(fù)6載通斷時(shí)產(chǎn)生的(其幅度往往很大)。差模干擾電流都會(huì)直接影響設(shè)備的工作，并且，這種噪聲難以除掉。共模噪聲又叫地感應(yīng)噪聲、縱向噪聲或不對稱噪聲。如下圖所示，噪聲侵入線路和地線間。噪聲電流在兩條線上各流過一部分，以地為公共回路，而信號電流只在往返兩條線路中流過。形成這種干擾電流的原因有3個(gè)，

4、一個(gè)是外界電磁場在電纜中的所有導(dǎo)線上感應(yīng)出來電壓(這個(gè)電壓相對于大地是等幅同相的)，這個(gè)電壓產(chǎn)生電流；另一個(gè)原因是由于電纜兩端的設(shè)備所接的地電位不同所致，7在這個(gè)地電壓的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生電流；第三個(gè)原因是設(shè)備上的電纜與大地之間有電位差，這樣電纜上會(huì)有共模電流。8從定義容易理解：共模電流本身并不會(huì)對電路產(chǎn)生影響，只有當(dāng)共模電流轉(zhuǎn)變?yōu)椴钅ｋ娏?電壓)時(shí)，才會(huì)對電路產(chǎn)生影響，這種情況發(fā)生在電路不平衡的情況下。另外，如果設(shè)備在其電纜上產(chǎn)生共模電流，則電纜會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，造成設(shè)備不能滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中對輻射發(fā)射的限制要求，或?qū)ζ渌O(shè)備造成干擾。共模噪聲轉(zhuǎn)化成差模噪聲從

5、本質(zhì)上講，共模噪聲是可以除掉的。但是由于線路的不平衡狀態(tài)，共模噪聲會(huì)轉(zhuǎn)化成差模噪聲?？捎孟聢D來說明共模噪聲轉(zhuǎn)化成差模噪聲的原理。9在上圖中，N為噪聲源，L為負(fù)載，Z1和Z2是導(dǎo)線1和導(dǎo)線2的對地阻抗。如果Z1=Z2，則噪聲電壓10VN1和噪聲電壓VN2相等，從而噪聲電流IN1和IN2相等，即噪聲電流不流過負(fù)載。然而當(dāng)Z1≠Z2時(shí)，則VN1≠VN2，從而IN1≠IN2，于是VN1-VN2=VN，VN/ZL＝IN(ZL為負(fù)載阻抗)，這是常模噪聲。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)常模噪聲時(shí)，首先考慮它是否由于線路不平衡狀態(tài)而從共模噪聲轉(zhuǎn)化來的。通常，輸入輸出線與大地或機(jī)殼之間發(fā)生的噪

6、聲都是共模噪聲，信號線受到靜電感應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲也多為共模噪聲。抑制共模噪聲的方法很多，如屏蔽、接地和隔離等?？垢蓴_技術(shù)在很多方面都是圍繞共模噪聲來研究其有效的抑制措施。115.1.3按噪聲波形及性質(zhì)分類持續(xù)正弦波持續(xù)正弦波多以頻率、幅值等特征值表示，是一種典型的周期噪聲。最常見的該類噪聲就是50Hz的工頻噪聲。這種噪聲出現(xiàn)在直流電源上表現(xiàn)為紋波，出現(xiàn)在聲音信號中，表現(xiàn)為惹人煩的交流聲，出現(xiàn)在視頻影像信號中，為橫條干擾。偶發(fā)脈沖電壓波形這種噪聲多以最高幅值、前沿上升陡度、脈沖寬度以及能量等特征值表示。例如雷擊波、接點(diǎn)分?jǐn)嚯妷贺?fù)載和靜電放電等波形。該類噪聲周期性

7、不明顯，在通信信號中，容易引起突發(fā)誤碼。12脈沖列脈沖列多以最高幅值、前沿上升陡度、單個(gè)脈沖寬度、脈沖序列持續(xù)時(shí)間等特征值表示，如接點(diǎn)分?jǐn)嚯姼胸?fù)載和接電反復(fù)重燃過電壓等。該類噪聲呈現(xiàn)一定的周期性，能量較大，一般較難消除。噪聲中的主要能量是由干擾引起的。消除有用信號中的噪聲，從根本上來說，就是要消除或降低干擾對電路的影響。我們可以針對不同的噪聲類型，設(shè)計(jì)或選用不同的防干擾濾波器。13145.2電磁干擾濾波器5.2.1電磁干擾濾波器的工作原理電磁干擾濾波器的工作原理與普通濾波器一樣，它能允許有用信號的頻率分量通過，同時(shí)又阻止其他干擾頻率分量通過。其方式有兩種：一

8、種是不讓無用信號通過，并把它們反射回信號源；另一種是