EMI滤波器问题探讨课件

EMI滤波器问题探讨课件第一页，共30页。传导测试2第二页，共30页。传导干扰的来源我们知道，变频器里的开关电源、IGBT等的通断过程中会产生大量的高次谐波，从而对电网造成污染并影响电网上其它设备的运行。3第三页，共30页。传导干扰的分类对于传导干扰，按其电流流动途径的不同可分为共模干扰和差模干扰。

4第四页，共30页。共模干扰

共模干扰是电源线对大地的噪声，大小相同，方向一致，主要由电源线对地的杂散电容引起。5第五页，共30页。差模干扰

差模干扰是两条电源线之间的噪声，大小一致，方向相反。如下图所示。6第六页，共30页。7共模、差模干扰示意图第七页，共30页。

共模、差模干扰会相互转化

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共模干扰和差模干扰是同时存在的，而且因为线路阻抗不平衡等原因，共模干扰和差模干扰会相互转化，情况比较复杂。

如何降低传导干扰是变频器设计时亟需解决的问题。第八页，共30页。

如何抑制传导干扰

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通常有四种方法可以进行电源滤波，以便抑制干扰噪声。实际使用中，通常是混合使用其中的两种，甚至多种方法。①电源线之间添加电容，即X电容；②每根电源线和地之间加电容，即Y电容；③共模抑制（共模电感，即共模扼流圈）；④差模抑制（差模电感）。第九页，共30页。EMI滤波器原理图10目前市场上主流的EMI滤波器厂商：日本的Murata(村田)、瑞士的Schaffner（夏弗纳）等。第十页，共30页。共模扼流圈

11第十一页，共30页。

共模扼流圈的结构和工作原理12第十二页，共30页。漏感13

对理想的共模电感模型而言，当线圈绕完后，所有磁通都集中在线圈的中心内。但通常情况下环形线圈不会绕满一周，或绕制不紧密，这样会引起磁通的泄漏，并形成差模电感。因此，共模电感一般也具有一定的差模干扰衰减能力。第十三页，共30页。漏感14

在滤波器的设计中，我们也可以利用漏感。仅安装一个共模电感，利用共模电感的漏感产生适量的差模电感，起到对差模电流的抑制作用。有时，还要人为增加共模扼流圈的漏电感，提高差模电感量，以达到更好的滤波效果。第十四页，共30页。合成扼流圈15还有一种合成扼流圈，直接将差模电感放在共模扼流圈中，这样做可以减小较长引线导致的分布电感分布电容对滤波效果的影响。第十五页，共30页。合成扼流圈16第十六页，共30页。EMI滤波器设计17下图是在L510S-408的滤波器基础上设计的一个EMI滤波器第十七页，共30页。EMI滤波器设计18图中Lc为一个5.4mH的三相共模扼流圈，其漏感为25uH左右。Ld为一个43uH的小电感。输入端的三个0.47uF的电容，和输出端三个0.47uF的电容是X电容。Lc的漏感与Ld的感量共同组成了差模电感。另外，Lc的感量与后面三个0.47uF的电容以及0.1uF的电容组成了共模LC滤波电路。第十八页，共30页。EMI滤波器设计19注意：这里特意加了三个43uH的小电感。因为我们的共模扼流圈的漏感与供应商的制作工艺有关，不同批次的磁芯，不同的绕线方式，都有可能导致漏感变化，当我们共模扼流圈的漏感很小时，根据转折频率的计算公式fc=1/（2π√LC）可知，共模转折频率很大。所以很有必要在这里加上一个uH级别的电感。第十九页，共30页。计算截止频率20画出滤波器的共模滤波等效电路并计算截止频率理论上，在该频率之后，共模噪声会以40dB/dec的速度下降。第二十页，共30页。计算截止频率21画出滤波器的差模滤波等效电路并计算截止频率理论上，在该频率后，差模噪声会以60dB/dec的速度下降。第二十一页，共30页。实验数据表明，150KHz~30MHz区间内，150KHz附近的噪声分贝数最大，在完全不滤波的情况下达到108dB。下图为滤波器改善后的测试结果。在150KHz处显示68.45dB，这说明以上设计完全能够达到滤波效果。第二十二页，共30页。改善后的测试结果23第二十三页，共30页。改善后的测试结果24第二十四页，共30页。改善后的测试结果25第二十五页，共30页。问题26以上设计可能带来的缺陷，就是由于Y电容是uF级别的，可能导致漏电流过大的问题。为此，将图中0.1uF的Y电容拿掉，换成3个472的瓷片电容分别在后端接三相和地，理论上截止频率fC,CM=18.249KHz，共模杂讯在182KHz时应下降到108-40=68dB左右，而实际测试中却出现了下图的情况：第二十六页，共30页。问题27第二十七页，共30页。图中，2.221MHz时，噪声才降到了73dB。出现这样的情况可能是阻抗匹配的问题。因此，还需进一步通过仿真和实验来验证。问题28第二十八页，共30页。参考文献：

[1].森荣二《LC滤波器设计与制作》科学出版社[2].邵志和《电源输入滤波器的设计及应用》中国学术期刊[3].柳春，朱学军，张逸成，姚勇涛《基于合成扼流圈的开关电源EMI滤波器设计》中国学术期刊