基于人工神经网络的差模EMI滤波器插入损耗预测

在电力电子设备中,高速开关经常会导致严重的电磁干扰EMI(electromagnetic interfere),严重影响电力电子系统的可靠性。为解决EMI问题,EMI滤波器是1种常用的解决方案。插入损耗作为噪声衰减能力的评价指标,其模型的准确性直接影响EMI滤波器的参数设计精度。为了提高EMI滤波器插入损耗模型的预测精度,首先准确描述系统行为并预测EMI滤波器滤波性能,提高EMI滤波器设计效率,然后利用反向传播神经网络对单级差模EMI滤波器的插入损耗进行建模。相较于理想模型和高频电路的行为模型,所提神经网络模型预测精度具有更好的实际应用价值,可以快速评估EMI滤波器的实际插入损耗,提高EMI滤波器设计效率,并为EMI滤波器的设计和优化提供指导。

电驱系统高压无源EMI滤波器建模研究

实际工程中,通常使用无源EMI滤波器来抑制电磁干扰(electromagnetic interference,EMI),准确的滤波器模型对滤波器的性能仿真及优化设计具有重要意义。为此,对磁环的频变特性进行等效,采用全电路方法建立精准的EMI滤波器模型。首先,建立磁环的共模和差模高频等效电路模型,模型参数通过遗传算法获得;基于阻抗计算公式建立了X、Y电容的高频电路模型;然后,利用有限元提取了母排、接地以及PCB走线的寄生参数;根据共、差模等效原则建立0.009~60 MHz频段的全电路模型,该模型与滤波器实际的结构相对应,同时包含共模特性和差模特性;最后,通过插入损耗和端口阻抗验证了模型的有效性。

EMI滤波器和DC/DC电源模块失效案例分析

混合集成EMI滤波器和DC/DC电源模块广泛地应用于军工领域。由于电源需要连续运行,同时经受恶劣环境条件考验,EMI滤波器和电源模块失效情况时有发生。针对某装备中滤波模块和电源模块的失效案例开展分析,详细地介绍了该类混合电路失效分析方法,提出了混合电路失效分析的思路,找到了滤波模块和电源模块的失效原因和机理,并给出了相应的改进措施,为电源模块的失效分析开展提供了参考。经失效分析,发现滤波模块和电源模块的失效原因为电源模块内部电阻受损,使用过程中微裂纹扩展,电阻开路,导致与之相连的MOSFET过功率烧毁,电源模块输入和输入地短路失效。电源模块短路失效,导致滤波模块的输出与输出地短路,从而形成大电流,导致基板过温,部分元器件焊点脱落,最终导致滤波模块无输出。

基于噪声源阻抗提取的EMI滤波器高效设计方法

针对传统EMI滤波器设计方法存在单次设计不准确、多次设计调试周期长的问题,提出一种基于噪声源阻抗提取的EMI滤波器高效设计新方法。首先通过插入无源二端口网络准确、迅速地获得噪声源阻抗幅值和相位;其次依据阻抗失配原则进行EMI滤波器拓扑选择;然后综合考虑噪声源阻抗、LISN端等效负载阻抗以及EMI滤波器高频分布参数对滤波器插入损耗的影响,令滤波器的理论插入损耗等于传导EMI测试频段范围内所需的插入损耗,得到滤波器各元件准确参数,实现了EMI滤波器精确设计。最后,通过一台LED驱动电源进行实验,结果表明一次设计即可满足预期效果,验证了所提方法的准确性和高效性。

DC/DC变换器混合型有源EMI滤波器技术研究

DC/DC变换器高频化、大功率的发展使得功率开关电流和电压变化速率很大,从而导致供电系统电磁干扰愈发严重,这对EMI滤波器处理噪声的带宽和插入损耗提出了重大挑战.有源EMI滤波技术采用噪声补偿的方案,避免了大尺寸电感、电容等器件的应用,有效降低尺寸和重量.采用反馈型电流采样电流补偿(Feedback Current-Sense Current-Compensation,FB-CSCC)的技术方案,研制了一款混合型有源EMI滤波器(Hybrid-Active EMI Filter,H-AEF).与无源EMI滤波器(Passive EMI Filter,PEF)相比,在较高插入损耗的同时体积减小3倍;相比文献8中有源EMI滤波器系统增益提升了40%,相位余量提升11%;相比同增益下的传统有源EMI滤波器系统拓扑相位余量提升了7倍;200kHz下共模插入损耗达到44.7dB;并且与28V母线电压DC/DC变换器匹配测试,传导噪声CE102满足标准要求.

开关电源EMI滤波器磁芯的选择与设计

开关电源具有经济、轻便、高效等优点,已广泛应用于社会和民众生活中。但是,开关电源在运行过程中会因为各方面的原因而产生电磁噪声,从而影响电子电路信号的完整性。近年来,学者们发现EMI滤波器CM和DM电路传导电磁噪声有着很好的抑制效果,从而使开关电源稳定并高效工作。因此,EMI滤波器的设计是目前关于开关电源降低电磁噪声的研究热点之一。在EMI滤波器工作原理的基础上利用CM设计方法设计了EMI滤波器的磁芯。首先依据磁芯材料的特性确定了磁芯材料的选择;然后介绍了EMI滤波器中CM电感的具体设计步骤;最后通过设计实例分析,针对不同形状的磁芯分别进行了铁氧体材料成分的选择和磁芯绕组线圈的计算。所提出的EMI滤波器的磁芯设计方法只需以对应的工作频率为基础进行设计,无需复杂的计算,对EMI滤波器磁芯的选择和设计具有一定参考价值。

EMI滤波器在某红外光医疗设备传导发射试验上的应用

介绍了某红外光医疗设备的应用前景,描述了电磁兼容传导发射试验的方法,分析了试验不合格的原因。通过采用合适的EMI(Electromagnetic Interference)滤波器解决了试验不合格的问题,同时简单阐述了EMI滤波器的工作原理、选型参数及布局安装时的注意事项。

基于EMI滤波的通信高频开关电源电磁干扰抑制方法

在实施通信高频开关电源电磁干扰抑制的过程中,电磁抑制效果不佳,为此提出一种新的基于电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)滤波的通信高频开关电源电磁干扰抑制方法。引入EMI滤波,设计了共模EMI滤波器,将其接入通信高频开关电源,根据接入后简化的单相等效电路,设计通信高频开关电源电磁干扰抑制算法,并且设置饱和约束条件和漏电流约束条件,实现通信高频开关电源电磁干扰抑制。设计对比分析实验,实验测试结果表明,设计方法对于不同频率下的电磁干扰抑制效果均达到了CISPR国际电磁兼容标准,表现出了良好的实际应用价值。

基于多物理场耦合特性的集成式母线型EMI滤波器设计

电磁干扰(electro magnetic interference,EMI)滤波器是一种抑制电力电子系统中传导电磁干扰的重要手段,其中集成式EMI滤波器由于体积小、高频性能好等优点得到广泛关注。该文介绍了一种新型集成式母线型EMI滤波器,这种滤波器将传输线与滤波器相结合,通过金属导体的"集肤"与"邻近"效应对低频工作电流与高频噪声电流进行分离,并对噪声电流实现"反射"与"耗散"双重衰减。论文采用有限元法,综合考虑了母线型EMI滤波器"磁-热-流体"多物理耦合场特性,从材料选择、电气及结构参数设计、滤波性能分析、温升特性分析等方面对滤波器进行了系统性的设计,对滤波器镀层结构及厚度、滤波器最大工作电流密度等具有工程应用价值的参数进行了详细计算,并给出了参考数值。母线型EMI滤波器滤波测试效果及温升实验表明滤波器具有较好的滤波性能和较强的载流能力,具有进一步开发并实际应用的前景。

一种基于转移函数的电机驱动系统共模EMI滤波器设计方法

为抑制电机驱动系统传导干扰发射,提出一种基于转移函数的共模EMI滤波器设计方法。采用该方法针对一个电机驱动系统设计了逆变器直流侧和交流侧共模电磁干扰滤波器。实验结果表明,该方法能够在保证交流侧共模干扰强度不增加的同时,有效抑制直流侧共模干扰。

EMI滤波器阻抗失配与EMI信号的有效抑制

为了使EM I滤波器的传导EM I信号在其内部得到最大衰减,依据EM I滤波器应具有双向抑制性的基础上,分析了阻抗失配对插入损耗和反射损耗的影响,给出了理想EM I滤波器的确定原则,以及为减小阻抗失配给插入损耗带来的影响,提出了实际设计和选用EM I滤波器时应遵循的最大失配原则。试验结果表明,这一原则对减小阻抗失配给插入损耗带来的影响非常有效。

二端口网络散射参数理论及其在平面EMI滤波器测试中的应用

EMI滤波器以其抑制开关电源中传导电磁干扰的有效性而得到越来越多的重视。相比于分立元件构成的滤波器,平面EMI滤波器拥有整体体积小、高频性能好等优点。但是现有的方法尚不能精确的预测其在实际电源系统中工作特性。本文提出采用散射参数法测量平面滤波器特性:分析推导了EMI滤波器散射参数与EMI滤波器插入增益的函数关系,提出预测不同的外部阻抗条件下EMI滤波器插入增益的方法;建立平面滤波器近场耦合模型,利用散射参数与阻抗参数关系,提出近场耦合模型中互感提取方法;完成一台平面EMI滤波器样机,对其不同阻抗条件下的插入增益特性进行了理论计算与实际测量,同时推导其差模结构的近场耦合模型并计算模型在标准阻抗条件下的插入增益,与实际测量进行比较,验证了理论的可行性。

基于EMI滤波器的逆变器传导电磁干扰的抑制

由于干扰源和负载阻抗对EMI滤波器的滤波效果有很大影响,根据PWM逆变器的传导干扰源和负载阻抗的特点,在已有的EMI滤波器结构选取原则的基础上,提出了一种设计EMI滤波器的方法,使得EMI噪声到达LISN时,经过了最大限度的衰减,给出了共模和差模干扰的设计实例,实验结果表明,该方法简单、有效。

基于噪声仿真的EMI滤波器研究

提出一种依据仿真得到的开关电源噪声进行电磁干扰(EMI)滤波器设计的方法。针对Boost功率因数校正变换器,应用SABER软件仿真不同寄生参数下的噪声幅值,得到了影响共模噪声和差模噪声的主要因素:差模噪声主要是由功率器件的高频模型引起的,而共模噪声则与无源器件的高频模型以及MOSFET对地漏电容相关,且随着漏电容的增加而增加。在考虑功率器件的高频模型、MOSFET的对地漏电容以及无源器件的高频寄生参数等影响的情况下,采用噪声仿真的方法分离出变换器的共模噪声和差模噪声。在此基础上,应用插入电压增益的方法,计算出共模滤波器和差模滤波器的截止频率,设计了EMI滤波器。实验验证了仿真的准确性以及滤波器设计方法的正确性。

布局对EMI滤波器性能影响的研究

由于近场耦合效应的影响,EMI滤波器元件相同但是布局不同时,在滤波性能上会表现出极大的差异。EMI滤波器对电磁场非常敏感,因此它的布局设计是非常关键的。本文以π型滤波器为研究对象,对几种典型布局情况下的滤波性能进行了比较研究。通过有限元分析软件提取了不同布局情况下的近场耦合参数,建立了包含近场耦合参数的滤波器高频模型,借助该模型可以对滤波器在150kHz～30MHz频率范围内的性能进行准确的预测。仿真和实验结果表明,滤波器中电容引线长度、接地情况和安放位置以及PCB输入输出走线的布置对滤波性能有重要的影响。

一种新型的平面无源集成EMI滤波器结构

为了减小电磁干扰(EMI)滤波器的体积,提高开关电源的功率密度,提出一种堆积式交错并联平面无源集成EMI滤波器结构,将滤波器的共模电感、差模电感、共模电容和差模电容集成为一个单元模块,解决了现有结构难于集成大电容的问题,减小了集成电容的等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL);在考虑共模电感的等效并联电容(EPC)和共模电容的ESL以及它们的ESR情况下,建立了平面无源集成EMI滤波器的高频共模等效电路模型;利用二端口网络的A参数矩阵推导了插入损耗的计算公式。仿真和实验表明了该结构的有效性,以及高频模型和插损公式的正确性。

基于共模扼流圈高频模型的Boost PFC的EMI滤波器设计

针对Boost PFC变换器存在的传导电磁干扰问题,对Boost PFC变换器在加入平衡电容前后的共模、差模干扰传导路径进行了分析,进而对混合传导电磁干扰的成因及抑制方法进行了研究。对共模扼流圈的非理想因素及现有高频模型的局限性进行了归纳,综合考虑了磁芯材料频率特性及绕组寄生电容的影响,建立了一种改进的Foster网络串联模型,并提出了一种基于共模扼流圈阻抗特性优化的EMI滤波器设计方案,利用一套1.25 k W的Boost PFC变换器样机进行了对比实验验证。研究结果表明:将所设计的EMI滤波器加入电路后,待测装置能顺利通过传导干扰测试。

新型传导EMI滤波器的设计研究

主要对受空间电磁场影响的新型传导干扰的抑制进行了研究,具体分析了普通滤波器和传导EMI滤波器的区别.在分析典型滤波器的基础上,提出了新型传导EMI滤波器,分析研究了它的结构和抑制原理,该滤波器能够较好地抑制新型传导干扰噪声.针对某型刷卡机的新型传导干扰问题,分别采用两种原理的EMI滤波器对其进行了抑制试验,试验结果较好地验证了新型EMI滤波器对新型传导干扰噪声抑制的有效性.

集成EMI滤波器原理与设计

利用柔性多层带材,提出了一种Electromagnetic Interference(EMI)滤波器的集成结构。该结构单独设计了差模绕组,并将滤波器中所有无源元件都集成在同一磁心中。文章通过建立集成滤波器的分布模型,从差、共模电流分布和磁路的角度,分别阐述了差、共模电感的集成原理,并给出了计算公式和集成结构的设计要点。实验部分比较了在不同差模电感下,差模插入损耗特性和EMI测试结果。实验表明,集成滤波器比分立滤波器体积更小,高频特性改善显著。

大功率防爆变频器EMI滤波器设计

分析了大功率防爆变频器EMI产生的机理,并提出了一种大功率防爆变频器EMI滤波器设计方法。该EMI滤波器采用单级LC滤波器+"P"型匹配网络结构,可在防爆变频器阻抗不匹配的情况下实现阻抗匹配,进而改善EMI滤波效果。以1 MW/1 140V防爆变频器为实验对象,验证了该EMI滤波器的有效性。