传导噪声分析技术在滤波器中的应用

最新更新时间:2011-10-28来源: 互联网关键字:传导噪声  分析技术  滤波器 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
  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1 共模噪声和差模噪声

     如果存在不等值的负载或线路阻抗,就会将共模电流转换成部分共模电流和部分差模电流。当电源系统给电路供电时,如果电路具有不等值的阻抗,而且电源的输出存在共模噪声时,共模噪声将差动方式作用于电路,电路可能会发生错误。所以,在产生共模电流时,就要首先降低共模噪声,其次是均衡阻抗。此外,由于共模和差模的特性,共模电流的频率会比差模的频率大。因此,共模电流会产生很大的射频辐射,而且会和邻近的组件和电路发生感性与容性的耦合。在实际电源电路里,差模噪声很像是一个电压源,共模噪声比较像一个电流源,这使得共模噪声更难被消除。共模噪声和所有的电流源一样,需要有一个流动路径存在。因为它的路径包含底盘,所以外壳可能会变成一个大型的高频天线。

  共模噪声和差模噪声分析

  在电磁兼容实验室,人们借助LISN和接收机完成传导发射的测试,测试结果将给出电源线上的总噪声特性。

  图2是使用LISN测试电源噪声的示意图,由于LISN输出使用标准50Ω阻抗。因此两路LISN分别得到噪声电压:
 


 

  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3 CM/DM分离器原理图

  至此已经了解了产品的传导发射是否满足标准要求,并且分析出差模噪声和共模噪声的特性(见图4 (a)和图4 (b))。后续的工作就是选择或者设计一个滤波器来解决传导发射问题。
 


 

  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在电感和100nF电容器理想情况下带来的衰减分别如图5(a)和图5(b)所示。
 


 

  图5(a) 100?H电感(理想的)的衰减             图5(b) 100nF电容器(理想的)的衰减

   为了充分发挥滤波器的性能,在选择或者设计滤波器之前,需要对电源端口的输入阻抗进行分析,这包括共模阻抗、差模阻抗,共模噪声相位角、差模噪声相位角。阻抗测试可以借助专用的阻抗测试仪或者传导分析仪。

  电源滤波器

  通常有四种技术来进行电源滤波,以便遏制干扰噪声。在实际使用中混合其中的两种,甚至更多。它们是:

  正负极电源线之间添加电容,叫X电容。

  每根电源线和地线之间添加电容,叫Y电容。

  共模遏制(两根电源线上的遏制线圈同向绕线)。

  差模遏制(每根电源线有它自己的遏制线圈)。

  使用滤波器测试模板可以分别说明各个元件的滤波作用。滤波器模型如图6所示。分析结果见图7、8、9、10所示。
 


 

  图6 电源滤波器模型


 

  图7 (a) 仅使用100?F差模电容前后的差模噪声   图7 (b) 仅使用100?F差模电容前后的共模噪声
 


 

  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9 (a) 增加227μH差模电感前后的差模噪声     图9 (b) 增加227μH差模电感前后的差模噪声
 


 

  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。



关键字:传导噪声  分析技术  滤波器 编辑:冰封 引用地址:传导噪声分析技术在滤波器中的应用

上一篇:电磁兼容设计及其应用
下一篇:电视信号传输系统及其优劣选择

推荐阅读最新更新时间:2023-10-18 15:59

解析:视频图像智能分析处理技术
视频监控是安防系统中最有效的手段之一。自上世纪九十年代大量应用以来,特别是随着平安城市等大型工程的建设,成千上万的视频图像给广大工作人员的监看与管理工作带来困难。一个监控人员往往要兼顾几百路甚至上千路的监控视频信号,长时间工作后监控人员将逐渐进入一个生理疲劳状态,往往会因过度疲劳而无法在第一时间对视频画面中潜在的安全事件作出响应。   如何从海量图像中自动发现、分析有用的信息并立即进行处理,使视频监控系统重新成为防患于未然的重要手段,这已经成为安全系统建设和安全管理部门越来越关心的重要问题之一。面对越来越多的监控点,海量视频监控系统如果不加视频分析将只是“可视”而不能有效“监控”。因此,人们期望有一种产品能通过对视频图
[嵌入式]
压控电压源二阶巴特沃斯高通滤波器的优化设计
    巴特沃斯高通滤波器因为其具有通带内幅频响应平坦的特点而被广泛应用,其中二阶高通滤波器既是常用单元又是组成高阶高通的基本单元,其常见的电路形式主要有无限增益多路反馈式(MFB:Multiple Feed-back Circuits)和压控电压源式(VCVS:Voltage-Contralled Voltage Source)。VCVS式高通滤波器具有增益容易控制、同相输出、所需要的精密电阻和电容元件较少、输出阻抗低、对运放性能要求较低等优点。     有关VCVS二阶高通滤波器的设计在许多资料中都有介绍,主要方法有查表法、图示法和计算法。但目前资料上介绍的方法都存在一些不足:查表法、图示法只能取到一部分值,不能满足普遍情况,而
[电源管理]
压控电压源二阶巴特沃斯高通<font color='red'>滤波器</font>的优化设计
巴特沃斯滤波器matlab实现
巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦,没有起伏,而在阻频带则逐渐下降为零。 在振幅的对数对角频率的波特图上,从某一边界角频率开始,振幅随着角频率的增加而逐步减少,趋向负无穷大。 一阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频6分贝,每十倍频20分贝。二阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频12分贝、三阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频18分贝、如此类推。巴特沃斯滤波器的振幅对角频率单调下降,并且也是唯一的无论阶数,振幅对角频率曲线都保持同样的形状的滤波器。只不过滤波器阶数越高,在阻频带振幅衰减速度越快。其他滤波器高阶的振幅对角频率图和低级数的振幅对角频率有不同的形状。 设计步骤 如设计一个数字低通滤波器,其技术指标为: 通带临
[模拟电子]
数字滤波器滤除电子测量系统中工频及其谐波干扰的研究
摘 要:在电子测量中工频是主要的噪声干扰源之一,若不滤除将大大影响测量精度。而传统的模拟电路滤波器在精度方面无法与数字滤波器相比;另外对多阻带滤波器的设计摸拟电路更是无法实现。本设计用FIR(Finite Impulse Response)数字滤波原理设计了阻带范围分别为48"52 Hz,98"102 Hz,148"152 Hz的三阻带数字滤波器,经仿真实验证明其对电子测量系统中的工频50 Hz及其二次谐波和三次谐波干扰将衰减30 dB。对去噪后的信号进行分析,大大提高了测试系统的精度,整个过程分为多阻带滤波器的数学建模和滤波算法实现,并分析比较了不同窗函数和阶数的变化对滤波性能的影响。   关键词:工频噪声抑制;FIR多阻带数
[应用]
设计滤波器堵住开关电源噪声的方法
开关电源几乎用于所有电子设备中。它们由于尺寸小、成本低和效率高而具有极高的价值。但是,它们最大的缺点就是高开关瞬态导致高输出噪声。这个缺点使它们无法用于以线性稳压器供电为主的高性能模拟电路中。实践证明,在很多应用中,经过适当滤波的开关转换器可以代替线性稳压器从而产生低噪声电源。哪怕在要求极低噪声电源的苛刻应用中,上游电源树的某个地方也有可能存在开关电路。因此,有必要设计经过优化和阻尼处理的多级滤波器,来消除开关电源转换器的输出噪声。此外,了解滤波器设计如何影响开关电源转换器的补偿也很重要。 本文示例电路将采用升压转换器,但结果可以直接应用于任意DC-DC转换器。图1所示为升压转换器在恒定电流模式(CCM)下的基本波形。 输出
[电源管理]
频谱分析仪的视频滤波器带宽如何选择
频谱分析仪用户有可能使用过频谱分析仪的一项功能 视频滤波器宽带 (VFB),但并不真正理解它的含义。大多数用户有可能仅仅模模糊糊知道该功 能大概是用于什么,或怎样利用它获取最佳的结果。因此,一般情况下,VFB一 直保持着它的默认状态,尽管该状态并不是最坏的设置,但也有可能不是最优 的。通过理解VFB的正确使用方法,大多数频谱分析仪的测量都能够得到大大改善。 不合适的VFB设置可能引起极大的测量误差,因此,了解何时需要改变VFB 的设置就非常重要(特别是当默认的设置有可能引起麻烦时)。VFB设置的正确 使用可以保证完成最佳的测量。 频谱分析仪中的视频滤波器仅与显示有关,更准确地说,与分析仪屏幕上 显示有关.VFB
[测试测量]
开关电容梳状滤波器幅频特性的深入分析
  最基本的开关电容电路是由电子开关和电容组成的,主要应用是构成各种低通、高通、带通、带阻等开关电容滤波器(Switched-Capacitor Filter,SCF)。将开关电容电路与运算放大器结合,组成的开关电容有源滤波器具有很多奇特的性质,但由于引入了电子开关,对电路特性进行严密分析变得异常困难,目前已有的分析方法都只是在一定条件下从一个侧面进行近似分析,本文立足于最基本的电路理论,借助计算机系统对其进行复杂而严格的分析计算,最终得到了具有普遍意义的结论,上述文献的结果只是该普遍性结论的特例。   1 SCF电路   开关电容有源滤波器电路如图1(a),其中S1和S2是由周期为2T的方波信号控制的理想电子开关,方
[工业控制]
开关电容梳状<font color='red'>滤波器</font>幅频特性的深入<font color='red'>分析</font>
分析师冯欣仁:触控技术的全方位PK
   拜智能型手机与平板计算机热潮延烧,及Win 8触控Ultrabook之赐,根据拓墣产业研究所预估,今年下半年全球触控面板出货量将成长一二%,全年度出货量上修至十三.八亿片。为改善智能型手机与平板计算机所使用面板的轻薄性、制程简单化,以及减少材料使用,如何找到一个规格好价格又低的触控技术,是各家努力的方向,这也让触控技术不断地在演进。 In-Cell良率仍待克服    当前触控面板二大主流技术分别是以苹果为首的玻璃投射式电容(Glass Type PCT),另一方则是非苹阵营如三星、宏达电所采用的薄膜投射式电容(Film Type PCT),而两者之间孰优孰劣各有论战。但,可以确定的是,智能型手机品牌厂为了扩大市占率,
[工业控制]
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved