EMI电源滤波器的插入损耗分析电源滤波器的插入损耗分析
在一般EMI滤波器的共模和差模等效电路的基础上,分析了源阻抗和负载阻抗对滤波器插入损耗的影响。提出了
共模插入损耗和差模插入损耗的计算方法,推导了滤波器插入损耗与阻抗关系的表达式,并且对这一关系作了
仿真分析,仿真结果验证了理论计算和分析的正确性。
随着电子设备的不断增多,电磁干扰(EMI)现象越来越严重。在传导干扰中,以电源线传导干扰最为严重。抑制电源线上干
扰的主要途径是使用EMI滤波器,通常用插入损耗表征滤波器的特性。然而,在实际使用时,即使EMI滤波器的插入损耗设计
达标,也有可能因为源阻抗和负载阻抗的变化而得不到最佳的滤波效果。
本文针对EMI滤波器的共模和差模插入损耗进行计算分析,并研究滤波器源阻抗与负载阻抗的变化对滤波器性能的影响,通
过仿真验证了方法的有效性。
1 EMl滤波器的插入损耗
EMI滤波器对干扰噪声的抑制能力用插入损耗IL(Insertion Loss)来衡量。插入损耗定义为:没有滤波器接入时,从噪声源传
输到负载的功率P1和接入滤波器后,从噪声源传输到负载的功率P2之比,用dB表示,滤波器接入前、后的电路如图1所示。
滤波器插入损耗的表达式为
式(1)中,RS和RL分别表示源阻抗和负载阻抗;a11、a12、a21、a22表示滤波器网络的A参数。
根据式(1)可推导出共模插入损耗的表达式为
同理根据式(1)可推导出差模插入损耗的表达式为
2 源阻抗、负载阻抗对插入损耗的影响
EMI电源滤波器在不同的源与负载阻抗的情况下,滤波性能有很大的差异。在一般的滤波器产品说明书中,提供的插入损耗
值都是在源阻抗和负载阻抗均为50 Ω的情况下得到的。在实际使用中,滤波器的端阻抗随着工作环境的变化而变化,因而对
滤波器插入损耗的影响也很大。
引用美国测量的源阻抗和负载阻抗的变化范围,在10 kHz~10 MHz(军标CE102规定的抑制频率范围),源阻抗变化范围为
0.1~178 Ω,负载阻抗变化范围为0.007~10 kΩ。
(1)共模插入损耗的分析。
对式(2)进行变换得
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