具有软启动功能的EMI直流滤波器设计

宽禁带半导体器件的应用使电动汽车的电机驱动系统更加小型化和轻量化,但也引发了更为严重的电磁干扰,使得驱动系统的可靠性面临严峻挑战。为此,以24 V/2 A的EMI直流滤波器为例,通过噪声源、滤波器原理及阻抗影响的分析,依据插入损耗指标进行滤波器参数设计。同时,考虑到整车启动时刻的启动冲击,加入软启动电路,进一步提高电动汽车驱动系统可靠性。实验测试验证了滤波器的电磁干扰抑制效果和软启动性能,证明了滤波器设计的可行性和有效性。

基于电磁干扰对消EMI有源滤波模块设计

针对火控设备因开关电源电磁干扰所引起的辐射超标问题,基于差模与共模结合的混合抑制原理,运用电磁干扰对消技术,制作一款小型化的有源滤波模块。该模块尺寸为25.4 mm×25.4 mm×6.0 mm,满足低剖面及便于电路板集成的需求。经实测,其能够抑制10 kHz~10 MHz频段内电源干扰,满足GJB 151B相关电磁兼容要求。通过实测比较发现,与无源滤波相比,其具有体积小、成本低、滤波性能稳定等优点。

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。

基于有源滤波拓扑的原边反馈式功率变换器优化设计

原边反馈式变换器不借助副边绕组检测误差信号,能够稳定输出电压,提高设备使用寿命。通过采用有源滤波拓扑和原边反馈优化策略,基于电压采样电流补偿型有源滤波拓扑,从插入损耗和等效电路分析了有源滤波拓扑的性能。通过阐述原边反馈采样膝点电压的机理,对断续电流模式(DCM)下的变换器进行了小信号建模,针对补偿网络进行了优化设计,保证了环路的稳定性。仿真和实验结果表明,有源EMI滤波拓扑能够有效代替传统滤波方式,且原边反馈方法能够检测输出电压波动值并进行校正,实现了电压稳定输出。

交错并联BUCK电源CE102超标问题及解决措施

针对交错并联BUCK电源在10 kHz~10 MHz频率范围内传导噪声超标严重的问题,分析了交错并联BUCK电源的工作过程、纹波抑制和原始噪声,提出了EMI滤波器的设计方法,通过对差模电容高频特性、抑制原理的分析,结合插入损耗测试,对差模电容的选型进行了优化。实验结果表明,加装EMI滤波器后的交错并联BUCK电源能够达到GJB 151B—2013中CE102的测试标准,证明了设计的有效性。

频率域电磁测深中干扰的识别与压制

针对高压线对电磁频率测深数据影响严重的现状,从方法原理和野外实测数据两个方面分析了线状干扰源引起的水平电场干扰特征和识别技术,提出了一种应用干扰估算滤波技术来压制电磁干扰的方法。应用成果表明,高压线等线状电磁干扰源对电场的干扰主要体现在平行干扰源方向的水平电场,野外通过布置垂直高压线的测线可提高数据信噪比,室内通过干扰估算滤波技术压制电磁干扰。

基于SiC MOSFET同步BuckDC-DC变换器的宽频混合EMI滤波器设计

由于SiC MOSFET在高速开关电源中的广泛应用,导致严重的电磁干扰(EMI)问题,因此EMI滤波器的设计成为研究热点。为了满足电磁兼容(EMC)标准,无源EMI滤波器可以有效地降低DC-DC变换器产生的电磁干扰,但是无源磁性器件的体积较大,不利于提高DC-DC变换器的功率密度。该文分析DC-DC变换器的电磁干扰源和噪声源阻抗特性,建立无源和有源EMI滤波器的理论模型,提出宽频混合EMI滤波器的设计方法。最后,通过实验验证宽频混合EMI滤波器对DC-DC变换器EMI的抑制效果。

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。

匝数不对称的环形共模电感特性分析

共模电感会产生磁场泄漏,其漏感可以被用作差模感量。分别对匝数对称共模电感与匝数不对称共模电感进行磁路建模,发现匝数不对称共模电感在磁芯磁材的截止频率前可以进一步增加其差模感量。提出一种差共模电感集成方案,将两个匝数不对称的共模电感串联堆叠,同时保持L、N线路之间的阻抗平衡。有限元仿真表明,所提方案能够显著增加共模电感的差模阻抗,并降低磁场泄漏。实物测试中,所提方案的阻抗为传统方案的1.5~8倍。插入损耗测试结果显示,在100 kHz~10 MHz范围内,所提方案相比传统方案能够增加8~20 dB的插入损耗,验证了所提方案能够明显改善EMI滤波器的滤波效果。

基于锰锌铁氧体材料的隔离开关电磁骚扰故障检测分析

锰锌铁氧体是线圈的重要材料,而共模扼流线圈特性是隔离开关故障分析的主要依据。研究针对隔离开关电磁骚扰故障,提出了幂函数表示电感的频率变化特性,建立共模流线圈的等效电路,由于频率特性、阻抗是锰锌铁氧体材料的特殊性质,研究基于此优化电磁干扰(Electro Magnetic Interference)滤波器的滤波性能。另外,此次研究了关于瞬态骚扰过程计算的隔离开关故障分析,计算刀臂的分闸与合闸操作中产生的击穿电压变化和时间点。为了验证算法的相关性能,设计仿真实验进行验证。结果表明,确定基于锰锌铁氧体共模扼流圈的等效模型,包括电感、磁损耗和等效阻抗,1-0.0087 f-0.122的耦合系数、4 pF时绕组的寄生电容、35 mH时线圈自身电感和0.21Ω的绕组铜损耗等效阻抗。可见基于锰锌铁氧体材料的隔离开关,电磁骚扰故障检测分析更加准确和详细,对于电路故障分析具有参考和研究意义。

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GPS差分定位的变电站电磁干扰位置识别

由于变电站中各种设备的增加,会导致大量的电磁干扰产生,严重影响变电站的正常运行。为解决这一问题,设计一种基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)差分定位技术的变电站电磁干扰位置识别方法。设计电磁干扰采集平台,实现变电站电磁干扰信号的采集,并进行消噪处理与时域滤波处理。通过GPS差分定位技术实现变电站电磁干扰信号的位置识别。测试结果表明,该方法的单一干扰源平均定位误差低于20 cm,能够实现多干扰源的定位,同时对于较远距离的多干扰源有着较低的定位误差。

开关电源传导EMI仿真与滤波电路设计

本文基于开关电源的高频模型,建立了DC/DC变换器的传导EMI仿真模型,提出了一种基于传导EMI仿真模型进行变换器电磁兼容设计方法,利用仿真结果设计巴特沃斯滤波电路参数,确定衰减目标、输入阻抗和截止频率,最后通过对比仿真验证所设计滤波电路的有效性。

基于MATLAB建模的电磁兼容测试中接收机数字化设计

随着虚拟仪器的快速发展,对如何将虚拟仪器的可定制性、易扩展、价格低廉等优势应用于电磁兼容测试的接收机进行了研究。通过让数字化虚拟仪器部分取代乃至完全取代传统仪器,已成为日后电磁兼容技术革新的关注焦点。基于MATLAB软件搭建了接收机的模型,实现了接收机的数字化设计。其中中频滤波器的滤波窗函数采用高斯函数,带宽通过修正系数拟合;检波器经过傅里叶变换,实现信号的频谱计算以及包络线绘制。模型通过频选信号的变化,能够实现峰值和平均值两种检波效果。实际测试结果与模型仿真结果误差小于10%,符合企业测试要求。该模型具有较强的扩展性与兼容性,能对整车与高低压零部件的电磁兼容问题进行一定的监测,设计经验对后续电磁兼容测试过程整体数字化发展有着重要意义。

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。

基于插入无源二端口网络的噪声源阻抗提取方法研究

为了使电磁干扰(EMI)滤波器设计达到预期的插入损耗(IL),实现良好噪声抑制效果,需要考虑噪声源阻抗的影响。电压插入损耗法仅能获得噪声源阻抗幅值的范围,且无法求解相位。针对上述问题,在不增加实验设备的前提下,提出基于插入无源二端口网络的噪声源阻抗提取方法。该方法通过在被测设备(EUT)与线性阻抗稳定网络(LISN)之间插入3个不同的无源二端口网络,建立关于噪声源阻抗实部和虚部的二元二次方程组,再结合EMI测试频段范围内实验测量的有效频点噪声电流,以实现噪声源阻抗幅值和相位的精确计算。以一台工业照明LED驱动电源为测试对象,对该方法的有效性和适用性进行了验证。实验结果表明,相较于电压插入损耗法,所提方法能够准确地提取全频段(9kHz~30MHz)噪声源阻抗幅值的精确值,并且能够得到噪声源阻抗相位,从而可以预测EMI噪声电流,为设计性能优良的EMI滤波器提供精确理论基础。

基于自组织迁移算法的共模扼流圈高频特性建模

共模扼流圈是EMI滤波器的关键组件,主要用于传导干扰中的共模电流抑制。为了便于EMI滤波器抗干扰特性的仿真研究,提出了一种共模扼流圈的高频特性建模方法。首先,利用矢量网络分析仪测量共模扼流圈的共模与差模阻抗数据。然后,使用自组织迁移算法分频段处理共模扼流圈的阻抗数据,提取出仿真模型的RLC参数,结果表明利用算法分频段处理阻抗数据的方法,既使得所建立高频模型具有较高的精确度,也降低了对高性能计算机需求。最后,对一款共模扼流圈高频特性进行了建模,并通过仿真与实测的阻抗数据对比,验证了建模方法的有效性,为EMI滤波器的仿真与设计提供了参考。

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.

基于永磁同步电动机驱动系统传导电磁干扰模型的干扰预测和滤波器设计

电磁干扰(EMI)广泛存在于场域耦合,危害严重,EMI滤波器能有效抑制电磁干扰。本文基于PSIM软件建立可预测的永磁同步电动机传导电磁干扰EMI滤波器仿真模型,在无插入EMI滤波器模型下进行共模(CM)、差模(DM)和EMI的干扰预测,并将Mil-Std461(28V)规定的干扰限制谱线降低10dB安全裕度作为参照谱线。通过该参照谱线与干扰预测对比得到干扰严重的频率带,据此应用PSIM EMI Design Suite进行滤波器设计和产品电磁兼容(EMC)测试,验证了该设计方法的可行性。

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。