專利名稱：：傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器,屬于電磁兼容設(shè)備設(shè)計的
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：EMI濾波器是抑制傳導(dǎo)干擾最為有效的手段之一，已經(jīng)在工業(yè)界廣泛應(yīng)用。但由于傳導(dǎo)噪聲差模干擾和共模干擾產(chǎn)生的機(jī)理不同，相應(yīng)電磁干擾EMI濾波器設(shè)計又分為共模CM濾波器和差模DM濾波器兩個部分。因此，在噪聲測量時能提供精確分離的共模噪聲和差模噪聲，對于分別設(shè)計具有優(yōu)良濾波性能的共模CM濾波器和差模DM濾波器會有事半功倍的作用。按國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的傳導(dǎo)性電磁干擾測量系統(tǒng)釆用線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(簡稱LISN),其只能提供電力線上的同時包含共模和差模疊加的混合干擾信號，而由于不同模態(tài)信號確定不同濾波器性能、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與參數(shù)選取，因此這種基于線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)LISN的測量對實(shí)際功率線濾波器設(shè)計及干擾抑制幫助不大。傳導(dǎo)性電磁干擾共模噪聲和差模噪聲分離技術(shù)的目的是為提供精確分離的共模噪聲信號和差模噪聲信號。在傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲測試中，通用的測試設(shè)備是線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，原理如圖l所示，通過電感(L1、L2)、電容(C1、C2)和標(biāo)準(zhǔn)50Q阻抗構(gòu)成測試網(wǎng)絡(luò)，在線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的火線端和中線端，由測量接收機(jī)得到的噪聲電壓應(yīng)分別為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(1)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(2)由(l)(2)式發(fā)現(xiàn)，LISN所測量到的實(shí)際上是共模(CM)和差模(贈信號的混合噪聲信號，而無法直接檢測到具體的CM和DM噪聲信號。由式(l)(2)可得，獨(dú)立分量噪聲測量技術(shù)的原理正是基于以各種不同的電路結(jié)構(gòu)和形式實(shí)現(xiàn)火線和中線上噪聲電壓的相加和相減功能。其公式描述如下KCJW(h7)=[Vg(的+2(3)/2(4)噪聲分離器電路的輸入信號是來自線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)中火線和中線端的噪聲電壓，而該電路的輸出信號則是共模(CM)或差模(DM)噪聲分量，若測差模噪聲，則差模輸出端接頻譜儀，共模輸出端接50Q匹配阻抗，如圖2所示；反之，若測共模噪聲，則共模輸出端接頻譜儀，差模輸出端接50。匹配阻抗。為了精確分離共模噪聲和差模噪聲，傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲分離器必須滿足以下要求1.測量共模輸出端IVcmI叫Vl+VnI/2;差模輸出端IV。mI叫Vl-Vn1/2。2.共模/差摸插入損耗(CMIL/DMIL)越小越好；共模/差模抑制比(CMRR/DMRR)越大越好。①共模插入損耗(CMIL):V^和VN之間接共模信號作為噪聲分離器的輸入信號記VCM.in，測量噪聲分離器的共模輸出端信號記VCM.。ut,則共模插入損耗的計算式為CMIL=201g(VCM.。ut/VCM.in)。理想情況下這種插入損耗應(yīng)當(dāng)是O。②共模抑制比(CMRR):VL和VN之間接共模信號作為噪聲分離器的輸入信號記VcM-in,測量噪聲分離器的差模輸出端信號記VDM.。ut，則共模抑制比的計算式為CMRR=201g(VDM-。ut/VCM.in)。理想情況下這種抑制比應(yīng)當(dāng)是無窮大。③差模插入損耗(DMIL):Vl和VN之間接差模信號作為噪聲分離器的輸入信號記VDM-in，測量噪聲分離器的差模輸出端信號記VDM.。ut，則差模插入損耗的計算式為DMIL二201g(VDM.。ut/VDM.in)。理想情況下這種插入損耗也應(yīng)當(dāng)是O。④差模抑制比(DMRR):Vl和VN之間接差模信號作為噪聲分離器的輸入信號記VoM-in,測量噪聲分離器的共模輸出端信號記VCM.。ut,則差模抑制比的計算式為DMRR=201g(VCM-。ut/VDM-in)。理想情況下這種抑制比也應(yīng)當(dāng)是無窮大。圖3公開了一種傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲分離器(MardiguianM，Raimbourg，J.AnalternativemethodforcharacterizingEMIfilter[C],ProcofIEEEonEMC,1999,Vol.2，882-886)，以下簡稱M分離器。該分離器僅由原邊帶中心抽頭，變比為2:1的變壓器組成，原邊的兩端子作為混合噪聲信號的輸入端子，理想情況下，原邊中心抽頭處輸出共模噪聲信號，副邊一端接地另一端輸出為差模噪聲信號。但是在高頻條件下由于傳輸線等分布參數(shù)的影響，使得差模信號在中點(diǎn)輸出不為O,從而影響共模端的輸出；因高頻雜散效應(yīng)的影響，如變壓器原副邊之間存在分布電容，會使模態(tài)信號抑制產(chǎn)生較明顯的性能衰退的現(xiàn)象，一般有10-20dB的衰減，有的甚至更加嚴(yán)重，因此分離網(wǎng)絡(luò)性能有待進(jìn)一步提高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種新型傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器。本發(fā)明傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器，由變比為2:1的帶中心抽頭的射頻變壓器T、共模扼流圈L、差模濾波電容C和雙刀雙擲開關(guān)組成；其特征是差模濾波電容C并聯(lián)在射頻變壓器T的原邊，共模輸出接于射頻變壓器T原邊的中點(diǎn)抽頭處；射頻變壓器T的副邊分別接共模扼流圈L兩輸入端，差模信號經(jīng)共模扼流圈L輸出端輸出，同時共模扼流圈L另一輸出端接地構(gòu)成回路；雙刀雙擲開關(guān)控制射頻變壓器T與差模濾波電容C并聯(lián)回路(共模分離器)以及頻變壓器T與共模扼流圈L耦合回路(差模分離器)的開閉。雙刀雙擲開關(guān)接通Sl,共模輸出，稱共模分離器，其等效電路如圖5所示；由于共模輸出接于射頻變壓器的原邊的中點(diǎn)，因此有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(5)雙刀雙擲開關(guān)接通S2，差模輸出，稱差模分離器，其等效電路如圖6所示,由于差模輸出接射頻變壓器的副邊，變壓器變比為2:1，因此有<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(6)由式5和式6可見，本發(fā)明滿足
背景技術(shù)：
中所陳述的精確分離共模噪聲和差模噪聲對傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲分離器要求的條件1。理論分析，本發(fā)明與M分離器四種特性，當(dāng)傳輸線寄生參數(shù)^=^=￡時，M分離網(wǎng)絡(luò)(不帶濾波電容C)，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>本發(fā)明(加入差模濾波電容C),<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>對比兩者性能，隨著頻率的升高，ICMIL新I引CMILmI。圖5中差模濾波電容C可以起到抑制差模噪聲的作用，從而使得共模輸出端的信號更接近于實(shí)際共模噪聲，因此其共模插入損耗(CMIL)將比不加差模濾波電容C時要?。桓毡榈那闆r傳輸線不對稱時，M分離器差模抑制比為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(9)本發(fā)明差模抑制比為<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(10)對比發(fā)現(xiàn)，隨著頻率的升高，ICMIL新I>|CMILM|,即差模抑制比(DMRR)將比不加差模濾波電容C要大，從而本發(fā)明獲得了更好的共模插入損耗(CMIL)和差模抑制比(DMRR)性能。對于差模分離器，理論上輸入一對差模信號和共模信號(VC+VD、VC-VD),經(jīng)過2:1變壓器耦合在變壓器副邊得到差模信號VD。但是由于變壓器原副邊分布參數(shù)的影響，使得部分共模信號AR耦合到變壓器的副邊，使得M分離器共模抑制比CMRR性能下降，因此圖6中加入共模扼流圈來抑制差模輸出端混入的共模噪聲，起到抑制共模噪聲的作用，從而使得差模輸出端的信號更接近于實(shí)際差模噪聲，因此其差模插入損耗(DMIL)將比不加共模扼流圈L時要小；本發(fā)明中，當(dāng)共模扼流圈耦合系數(shù)K-1，M:丄時，耦合過來的共模信號全部濾掉，差模輸出端^^&^，共模抑制比0"収新=2(%(^^=-00,而此時M分離-oo，從結(jié)果，可以看器，差模輸出端為A《，共模抑制比CMRR,20Ig出ICMRRaI>ICMRRm卜本發(fā)明中共模扼流圈的加入亦可以明顯改善共模抑制比。從而獲得了更好的差模插入損耗(DMIL)和共模抑制比(CMRR)性能。由此分析可見，本發(fā)明中加入差模濾波電容C和共模扼流圈L可以使其滿足
背景技術(shù)：
中所陳述的精確分離共模噪聲和差模噪聲對傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲分離器要求的條件2。圖1現(xiàn)有技術(shù)線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)原理圖圖2現(xiàn)有技術(shù)的共模(CM)或差模(DM)噪聲分量測量方法圖圖3現(xiàn)有技術(shù)傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲分離器(M分離器)電路原理圖其中分離器輸入信號由線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)來；差模噪聲輸出為Vdm;共模噪聲輸出為Vcm;射頻變壓器T變比2:1圖4本發(fā)明傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器電路原理圖其中分離器輸入信號由線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)來；射頻變壓器T變比2:1;差模濾波電容C;共模扼流圈L;差模輸出Vdm;共模輸出Vcm。圖5本發(fā)明傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器的共模分離器等效電路圖其中差模濾波電容C;射頻變壓器T原邊；圖6本發(fā)明傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器的差模分離器等效電路圖圖7開關(guān)電源接阻性負(fù)載時EMI噪聲抑制測試實(shí)驗(yàn)電路示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例圖4為本發(fā)明傳導(dǎo)性電磁千擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器(簡稱CM/DM分離器)電路原理圖，由變比為2:1的帶中心抽頭的射頻變壓器T、共模扼流圈L、差模濾波電容C和雙刀雙擲開關(guān)組成。差模濾波電容C并聯(lián)在射頻變壓器T的原邊，共模輸出接于射頻變壓器T原邊的中點(diǎn)抽頭處；射頻變壓器T的副邊分別接共模扼流圈L兩輸入端，差模信號經(jīng)共模扼流圈L輸出端輸出，同時共模扼流圈L另一輸出端接地構(gòu)成回路。選擇變壓器型號Mini-Circuis:T2-lT-X65，濾波電容C選擇10pF,雙刀雙擲開關(guān)來控制共模分離器和差模分離器的工作，當(dāng)開關(guān)打向左邊，Sl接通，射頻變壓器和差模濾波電容構(gòu)成共模分離器回路，變壓器中心抽頭輸出共模噪聲；開關(guān)打向右邊，S2接通，射頻變壓器和共模扼流圈構(gòu)成差模分離器回路，共模扼流圈輸出端輸出差模噪聲。應(yīng)用本發(fā)明研究負(fù)載變化對開關(guān)電源EMI噪聲影響。以開關(guān)電源噪聲測試系統(tǒng)為例，將商用開關(guān)電源，型號KR0960AA-24V40A,參數(shù)AC/DC,24V輸出，額定功率960W,直流端接一組負(fù)載盤(3個可串/并聯(lián)的電阻盤，最大500W)，用作被測設(shè)備即噪聲源。該系統(tǒng)由線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)LISN、商用開關(guān)電源、電阻盤、噪聲分離器及頻譜分析儀構(gòu)成，如圖7所示，調(diào)節(jié)負(fù)載大小，使該系統(tǒng)被測設(shè)備開關(guān)電源工作在輕載、滿載兩種工作方式下，測試系統(tǒng)產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾信號，經(jīng)過新型噪聲分離器分離，最終，根據(jù)分離結(jié)果設(shè)計濾波器參數(shù)，該系統(tǒng)中加入自制功率濾波器以驗(yàn)證噪聲抑制效果。改變開關(guān)電源的負(fù)載，滿載時即額定功率下的負(fù)載，典型負(fù)載一般為額定功率的50%,電流I-8.7A;輕載時，一般為額定功率的20%,電流I-3.8A左右；分別在這兩種種工作狀態(tài)下，觀察總噪聲、共模噪聲和差模噪聲。由于負(fù)載不同從而導(dǎo)致電流大小不同，從而引起產(chǎn)生的噪聲不同，隨著電流的減少總噪聲應(yīng)該降低。通過頻譜儀測試，該BOOST電路負(fù)載工作在輕載、滿載時，總噪聲在低頻段噪聲明顯，并且頻率在3MHz左右噪聲達(dá)到最大，最大值分別為74.1dBuV、80.3dB"V，通過新噪聲分離器噪聲分離后發(fā)現(xiàn)大部分噪聲原因來自共模噪聲，可以看出共模噪聲占主導(dǎo)地位，同時，在共模噪聲中，當(dāng)負(fù)載為輕載、滿載時，在3MHz左右噪聲分別為74.0dBuV、81.1dB"V,輕載狀態(tài)下噪聲在整個測試都高于滿載狀態(tài)下噪聲?？梢钥闯觯S著負(fù)載的減小，總噪聲和共模噪聲逐漸減小；而對于差模信號，由于不占主導(dǎo)地位，幾乎沒有變化，所以負(fù)載變化對其影響不明顯。由此共模濾波器的濾波特性將直接決定總噪聲的抑制效果。權(quán)利要求1、一種傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器，由變比為2:1的帶中心抽頭的射頻變壓器(T)、共模扼流圈(L)、差模濾波電容(C)和雙刀雙擲開關(guān)組成；其特征是差模濾波電容(C)并聯(lián)在射頻變壓器(T)的原邊，共模輸出接于射頻變壓器(T)原邊的中點(diǎn)抽頭處；射頻變壓器(T)的副邊分別接共模扼流圈(L)兩輸入端，差模信號經(jīng)共模扼流圈(L)輸出端輸出，同時共模扼流圈(L)另一輸出端接地構(gòu)成回路；雙刀雙擲開關(guān)控制射頻變壓器(T)與差模濾波電容(C)并聯(lián)回路以及頻變壓器(T)與共模扼流圈(L)耦合回路的開閉。全文摘要本發(fā)明公開了一種傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲的共模噪聲和差模噪聲分離器，由變比為2∶1的帶中心抽頭的射頻變壓器(T)、共模扼流圈(L)、差模濾波電容(C)和雙刀雙擲開關(guān)組成；其特征是差模濾波電容(C)并聯(lián)在射頻變壓器(T)的原邊，共模輸出接于射頻變壓器(T)原邊的中點(diǎn)抽頭處；射頻變壓器(T)的副邊分別接共模扼流圈(L)兩輸入端，差模信號經(jīng)共模扼流圈(L)輸出端輸出，同時共模扼流圈(L)另一輸出端接地構(gòu)成回路；雙刀雙擲開關(guān)控制射頻變壓器(T)與差模濾波電容(C)并聯(lián)回路以及頻變壓器(T)與共模扼流圈(L)耦合回路的開閉。雙刀雙擲開關(guān)接通S1，共模輸出，稱共模分離器。雙刀雙擲開關(guān)接通S2，差模輸出，稱差模分離器。文檔編號G01R29/00GK101458284SQ20081024265公開日2009年6月17日申請日期2008年12月30日優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日發(fā)明者姜寧秋,焱孫,李世錦,褚家美,陽趙,陸婋泉申請人:南京師范大學(xué)