传导噪声分析技术在滤波器中的应用

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                    　　传导发射是电磁兼容设计中的重要问题之一。为了满足标准中对传导发射限制的要求，通常使用EMI滤波器来抑制电子产品产生的传导噪声。快速选择或者设计一个满足需要的滤波器是解决问题的关键。传导噪声分析技术包括共模噪声、差模噪声分析，共模阻抗、差模阻抗分析，这是滤波器设计的基础。
　　共模噪声和差模噪声
　　传导噪声根据传输特性产生分成两类：差模噪声和共模噪声。差模噪声是当两条电源线的电流方向互为相反时发生的，而共模噪声是当所有电源线的电流方向相同时发生的，如图1所示。一般而言，共模是最大难题，这是由杂散电容的不当接地造成的。






　　图2 LISN测试示意图
　　VL=25xIcm+50xIdm
　　VN=25xIcm－50xIdm
　　使用标准LISN无法分离共模和差模噪声，但是借助某些特殊装置可以做到。如：LISN UP、CM/DM分离器、ESA2000和PREMIPRO都可以完成噪声分离任务。图3给出了CM/DM分离器原理图，它是一种以变压器为基础的装置，利用共模电压无法使变压器工作的原理。






　　图4 (a) 总噪声和差模噪声?????????????????????? 图4 (b) 总噪声和共模噪声
　　电源输入阻抗特性分析
　　滤波器的制造商给出的滤波器插损是在50Ω标准阻抗系统中的性能。众所周知电源的输入阻抗随着频率的变化具有不连续性，而随着阻抗的改变滤波器的插损特性也具有很大的变化，100?H电感和100nF电容器在理想情况下带来的衰减分别如图5(a)和图5(b)所示。






　　图6 电源滤波器模型






　　图8 (a) 仅使用0.01?F共模电容前后的差模噪声? 图8 (b) 仅使用0.01?F共模电容前后的共模噪声






　　图10 (a) 使用完整滤波前后的差模噪声?????????? 图10 (b) 使用完整滤波前后的共模噪声
　　解决方案
　　传导噪声分析中的共模噪声、差模噪声分析，共模阻抗、差模阻抗分析，以及噪声相位角的测试都是在为最终的解决方案做准备。电子产品满足传导发射的限制要求，最终是通过电源滤波器来实现的。但是如何根据上述分析结果快速并准确地确定滤波器中的参数，却并不是一项简单的工作。使用特制的滤波器设计软件，可以将测试数据导入专用软件中，可帮助工程师快速得到针对该产品的定制滤波器。应用方案如图11。






　　图11 自动滤波器设计
　　结束语
　　通常对传导发射的限制是针对电源线输入端，并不包括电源的输出端。本文所介绍的噪声分析方法可以借鉴电源输出端的共模噪声和差模噪声测试，如使用两个电流探头和CM/DM分离器（或LISN UP）就可以快速诊断电源输出端共模噪声。如果要求不高，也可采用倒置的LISN和CM/DM分离器来测试电源输出端的共模噪声。