EMC第四次授課

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1、第三章電磁干擾（EMI）噪聲診斷技術(shù)3．1傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲診斷技術(shù)CM與DM噪聲定義：電源線電磁干擾分為兩類，共模干擾信號與差模干擾信號(如圖3-1所示)。其中把相線(L)與地(E)、中線（N)與地(E)間存在的干擾信號稱之為共模(CommonMode)干擾信號，即圖3-1中的電壓UNE和ULE。對L,N線而言，共模干擾信號可視為在L線和N線上傳輸?shù)碾娢幌嗟?，相位相同的噪音信號。把L與N之間存在的干擾信號稱作差模(DifferentialMode)干擾信號，即圖3-1中的電壓ULN，也可把它視為在L和N線上有180o相位差的共模干擾信號。對任何電源系統(tǒng)內(nèi)的傳導(dǎo)干擾信號，都可用共

2、模和差模干擾信號來表示。并且可把L-E和N-E上的共模干擾信號，L-N上的差模干擾信號看作獨(dú)立的干擾源，把L-E,N-E和L-N看作獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)端口，以便分析和處理干擾信號和有關(guān)的濾波網(wǎng)絡(luò)。圖3-1電源線上的共模與差模干擾信號3．1．1傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲診斷原理一、傳導(dǎo)性電磁干擾（EMI）噪聲的模態(tài)分離方法目前國際上規(guī)定的傳導(dǎo)性電磁干擾測量設(shè)備是線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)LISN（lineimpedancestabilizationnetwork，簡稱LISN），原理如圖3-2，其核心是通過電感、電容和標(biāo)準(zhǔn)50阻抗構(gòu)成的測試網(wǎng)絡(luò)，作為獲得被測設(shè)備EUT所產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾信號的接受器。線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)

3、絡(luò)LISN（lineimpedancestabilizationnetwork）是用來測量電子器件產(chǎn)生的傳導(dǎo)性電磁干擾的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以有效屏蔽來自外部電網(wǎng)的高頻干擾或阻止負(fù)載產(chǎn)生的高頻干擾通過電源插座傳入外部電網(wǎng)，同時(shí)又不影響負(fù)載正常工作下所提供的工頻電流（powerlinefrequency,如國內(nèi)50Hz電流），所以理論上可以有效獲得噪聲源產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾信號。被測設(shè)備產(chǎn)生的干擾電流包括兩種干擾模態(tài)：差摸電流從火線流出到零線，共摸電流經(jīng)過火線和零線到地線。因此，火線和零線中的差模信號的幅值相同，相位相反，而共模信號是幅值和相位都相同。在總的傳導(dǎo)性電磁干擾信號中，共模和差模

4、是我們設(shè)計(jì)電力濾波器的基本依據(jù)，他們來自不同的噪音源，必須被分別抑制，然而線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)只能測量電源線上總的傳導(dǎo)性電磁干擾，并不能測出傳導(dǎo)性電磁干擾中的共模和差模成分。所以傳統(tǒng)的LISN已不能滿足要求。在圖3-2中，噪聲源即或被測設(shè)備EUT為一個(gè)典型單相開關(guān)電源（SMPS），LISN中的50表示測試儀器如頻譜分析儀的標(biāo)準(zhǔn)阻抗，所有噪聲分量由50電阻上得到。另外“”L”、“N”、“E”分別表示相線、中線和地線，ICM和IDM則表示共模電流和差模電流，可見共模電流是由“線”對“地”產(chǎn)生的共模電位引起，其幅值相同且方向相同；而差模電流是由“線”與“線”之間的電位差引起，其幅值相同但方

5、向相反。18(1)為50Hz市電提供通路。由于靠電網(wǎng)這一側(cè)的電感小(50uH)，不足以在市電頻率下形成大的阻抗，因此市電可以暢通無阻的為EUT提供電能，同時(shí)電網(wǎng)側(cè)的電容(0.1uF)還能進(jìn)一步衰減來自電網(wǎng)的高頻干擾信號。(2)隔離EUT產(chǎn)生的射頻電磁騷擾（測量頻率為0.01-30MHz）。利用網(wǎng)絡(luò)電感在射頻下的高阻抗，阻止由EUT產(chǎn)生的射頻騷擾信號進(jìn)入電網(wǎng)。(3)通過靠近EUT一側(cè)的耦合電容(0.1uF)轉(zhuǎn)接由EUT產(chǎn)生的射頻騷擾信號至測量接收機(jī)。(4)阻抗穩(wěn)定。由于各個(gè)電網(wǎng)的阻抗不同，使得EUT騷擾電壓的值也各不相同，為此，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一個(gè)統(tǒng)一的阻抗(50Ω)，以便于測試結(jié)果的相

6、互比較。下圖中，在EUT的受試端子（通過耦合電容）與參考地之間提供了一個(gè)穩(wěn)定阻抗（圖中可見，在耦合電容下方接一個(gè)1KΩ的電阻，它與測量接收機(jī)的輸入端并聯(lián)。由于測量接收機(jī)的輸入阻抗是50Ω，故EUT的負(fù)載阻抗近似于50Ω）。圖3-2用于傳導(dǎo)性電磁干擾測量設(shè)備LISN原理在圖3-2中，測量電阻上的噪聲電壓分別是（3-1）（3-2）由（3-1）（3-2）式發(fā)現(xiàn)，LISN所測量到的實(shí)際上是共模（CM）和差模（DM）信號的混合信號，而無法直接檢測CM和DM信號的具體分量。由于CM和DM18模態(tài)信號影響不同濾波器的設(shè)計(jì)方法，而DM/CM分量又是設(shè)計(jì)功率線功率濾波器(power-linefil

7、ter)抑制電磁干擾的必要參數(shù)，顯然采用常規(guī)LISN無法滿足這種要求，必須考慮能將（3-1）、（3-2）中模態(tài)信號分離的新方法。二、傳導(dǎo)性電磁干擾（EMI）噪聲的模態(tài)分離方法分類1、基于器件的模態(tài)硬分離方法傳導(dǎo)性EMI噪聲模態(tài)信號的硬分離方法目前主要采用射頻變壓器和0度或180度combiner兩種方法。圖3-3Paul分離網(wǎng)絡(luò)①美國Paul首先提出了一種分離網(wǎng)絡(luò)，即采用一個(gè)簡單的、帶中心抽頭且變比為1:1的射頻變壓器作為分離網(wǎng)絡(luò)的核心。加/減功能是通過一個(gè)機(jī)械開關(guān)使其中一個(gè)變壓