2.5 共模传导电磁干扰噪声分析

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现在我们介绍第五小节 共模传导电磁干扰噪声的分析 共模噪声它主要是通过 电位的跳变的点的对地分布电容造成的 也就是说共模噪声 i=Cdu/dt 只要开关电源里面 某些点的电位在跳动 那么它就通过这个电位点对地的分布电容 形成了共模电流 那么这张图呢我们就能看到 实际上很多地方有这个对地电容 第一个散热片 如果我们散热片是接到机壳 或者接到大地的话 那么开关对散热片的电容叫做 Ch 那么由于这一点是电位跳变点 这个红色的这一点是电位跳变点 所以呢它就会形成一个共模电流 经过散热片到大地去 那么大地呢就通过 LISN 的地 到我的 50 欧阻抗上面来 这是第一条路 那么第二条路呢 就是通过绕组跟磁芯之间的电容 我们叫做 Cc 那么它呢如果我磁芯是接地的 接大地的话 那么它呢也会形成一个共模噪声的通道 通过磁芯到地里去 第三条路呢 就是通过电位跳变点或者说原边绕组 跟副边绕组之间的分布电容 叫做 Cps 形成了一个共模噪声 它的噪声通过副边绕组 然后通过副边接地 或者通过一个电容接地 Cg 到达大地去 然后呢同样形成了一个共模噪声 那么这三路噪声 都会通过我的 LISN 的阻抗 就表现出这个噪声的频谱来 那么如果画它的一个等效电路图呢 很简单 它的噪声源就是 V(t) 其中有三条路 一条路是磁芯的 一条路是散热片的 一条路是通过副边走的 那么它就两个就并联到 25 殴的阻抗上面来 因为 50 欧 跟 50 欧两个是并联的 那就形成了一个噪声电平 那么我们再来看一看 我们可以通过将导体 接静点来旁路对地的共模噪声 这什么意思呢 如果我们的散热器 我们是把它短路掉 散热器把它直接接到原边的静点 而不是接到大地的点 那么这时候呢它的噪声就不经过大地了 是直接从这条路上回到原边的静点 那就不会表现为共模噪声 也就是说这个噪声 它就不会经过我的 LISN 同样如果磁芯也把它接到 我的原边的地 原边的静点 把它通过原边的静点 那么这时候呢 通过磁芯到地的通道也被我阻断了 它这个蓝色条线呢 就在变压器原边绕组上形成回路 所以呢也不经过我的 LISN 那只有变压器的原边跟副边之间的电容 它会经过副边再经过副边的地 回到大地经过我的 LISN 那这样的话呢也就等于说 在我的等效电路里面 就把 Cc 跟 Ch 这两个通道给阻断掉了 通过这两个短路的点 短路把它阻断掉了 那只剩下一个 Cps 那么很多的开关电源 我们都需要把散热片接到原边地 或者把磁芯接到原边地 那目的就是为了把这两路噪声 把它屏蔽掉 那只剩下的一个 CPS 也就是说原副边之间的噪声 它就没办法通过接地的方式 把它屏蔽掉了 那么我们再来看看 PFC 电路 共模噪声的传输路径 那么 PFC 电路它同样有一个电位静点 那么由于这边是加入的母线 所以呢这一点也是电位静点 它是 220 的工频的电压 也是对我高频来说它也是一个静点 这点是静点 那么这一点呢就是动点 因为它连在开关上 那同样如果我把连着开关的这个散热片 把它接到原边静点 那么这条回路噪声 它也不经过我的 LISN 了 那如果我把磁芯也接到电位的静点去 那么这一点的静点产生的噪声 它也经过这样子在这里形成回路 它也不回到我的大地去了 但是呢不可能把所有的 对地的电位点都把它屏蔽掉 所以呢它还是会有一部分电流 一部分这个对地电容 表现为 C0 因为有一部分绕组 它并没有被我的铁芯所包住 或者说不能够被完全被 包牢铁芯的那个屏蔽体所包围 所以呢就表现出一个 C0 的这样一个电容 那么它等效电路呢也变得很简单 它主要是一个噪声源的电压 也就是我开关两端电压 Vds 和它们这一点的对地电容 那这个呢开关源 噪声源它很简单 它就是一个开关两端电压 但是呢它的复杂在哪里呢 它的复杂在对地电容 由于对地电容是一种分布电容 所以呢你无法确定 它这个噪声的分布电容的途径到底在哪里 那么这就是我们讲 共模噪声比较难解决的一个问题 我们再来看看 LLC 电路的共模噪声路径 同样我们看它的电位静点 这条是母线 所以呢这边是电位的静点 那么对原边来说呢这里是开关 那么这个电位呢再跳变在变化 所以这一点呢就是原边的动点 那么这一点的对地电容 它就会形成一个共模噪声 那我这里没把它画出来 实际上根据前面两个图 大家已经很清楚了 那我们来看副边 那么对于一个全波整流电路 也就是说副边 是有一个中间抽头的变压器 那么由于中间抽头 它是连到我的母线上的 所以呢这一个点是电位的静点 那么上面这一点跟下面这一点 就是电位的动点 但是呢这两点的电位 它们两个是互补的 也就说你是正的我是负的 两个的频率一样 只是相位呢相差个180度 这就是全波整流的一个特点 那么由于上下两个电位 相差180度 它就天然地存在着一个 噪声抵消的一个激励 中间这个是零电位 电位是静电 上面是正下面是负 那么它们呢就会存在一个天然的抵消 但是呢原边的动点呢它就没办法抵消 这一点是原边的电位动点 这一点呢也是原边的电位动点 因为这是一个谐振电路 这一点电位也在变化 那么对于全桥整流 它由于副边没有抽头 所以呢只能在母线上存在着电位的静点 这点呢把它看成静点的话 那么变压器副边的两端它都是动点 而且呢相对于这个静点来说 它的电位并不存在的这样的一个对称性 那么这就是 LLC 电路 共模噪声的一个特点 那看你是全波整流还是这个全桥整流 这两个不一样 总的来说共模噪声 它的基本机理很简单 就是电位跳变点 对地的分布电容构成的 那么原边的很多噪声 我可以通过屏蔽通过把散热片接地 通过把磁芯接地等等这些措施把它屏蔽掉 但是呢通过副边对地的 就很难通过屏蔽的方式来达到 而且副边导体它的对地的电容都比较大 因为负载它的体积比较大 它的对地电容比较大 那比如说我们的这个 笔记本电脑的电源适配器 我们整个笔记本电脑 就是副边的一个对地电容的一个载体 那么它的体积很大 如果是触摸屏的话 那么触摸屏本身 如果我手人去触摸这个屏幕 那么人的手指就会造成对地电容的变化 所以呢它的对地电容是很大的 那么大部分噪声 就通过变压器的副边传到地里去了 这是共模噪声的一个特点 这一节就我们简单的讲到这里
课程介绍 共计8课时,1小时59分49秒

功率变换器电磁干扰及其相关电磁基础

电磁干扰问题是电力电子功率变换器的关键技术之一,它与电磁技术密切相关,其本质是电磁场问题,与磁性元件关系密切,从电磁场观点可以更深入更本质地理解电磁干扰问题。本章将介绍电场基本概念,电磁干扰基本概念,传导电磁干扰模型,滤波器感性元件,以及与电磁干扰相关的磁技术基础。
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