EMI滤波器的滤波器的PSpice辅助设计辅助设计
提出了一种使用PSpice仿真软件设计EMI滤波器的方法。首先给出了EMI滤波器设计的一般步骤：然后结合具体
实例设计出一款二阶EMI滤波器，并将加入滤波器前后的输入电流波形进行对比。结果表明：采用PSpice设计
的滤波器使输入电流的纹波系数降低，符合设计要求；同时还具有抑制浪涌电流和防止系统振荡的能力。
作者：顾瑞超，包晔峰，薛 猛
0 引言
开关电源会产生谐波含量丰富的开关噪声，从而对共用同一电源的其他设备产生干扰。这在汽车应用、长距离通信、工业
测量等场合特别明显。为了消除这干扰，常需在输入电源和开关变换器间加入
1 EMI滤波器的设计步骤
适用于开关电源的EMI滤波器通常应满足以下几个要求：
(1)反射纹波衰减特性：EMI滤波器提供的衰减必须能使输入电源的电流纹波系数达到要求水平；
(2)阻抗特性：在变换器工作的频率范围内，变换器的输入阻抗必须远大于滤波器的输出阻抗，否则可能导致振荡；
(3)上电特性：在阶跃输入的情况下易产生浪涌电流。由于应力及熔断器定额的原因，EMI滤波器应具有一定的吸收浪涌电
流的能力。
图1显示了应用于开关电源的EMI滤波器的设计流程。下面结合实例阐述使用PSpice设计的具体方法。假定有一Buck变换器
(闭环)，输入电压Vin=100～120VDC，输出功率P=2．10 W，电源效率为93．75％，工作频率f=25 kHz。要求设计一个二阶
EMI滤波器，使流过电源Vin的电流纹波小于20 mA。根据要求，采用PSpice辅助设计的二阶EMI滤波器的设计步骤如下：
(1)计算开关电源的最小输入阻抗
在闭环系统中，不论电路工作在何种状态，反馈环路总是努力去保持电路的输出功率恒定。因此，从输入端看，开关变换
器就像一个负电阻RN。当输入电压变化时，负电阻阻值发生变化。若在变换器前端加一EMI滤波器，由于负阻的影响，可能
导致系统振荡。根据Middlebr ook的理论，若滤波器的输出阻抗Zfilter远小于RN，系统不发生振荡。
采用PSpice中模拟行为模型GVALUE建立负阻模型，使用网络传递函数分析语句，TF计算最小RN值。相应的SPICE语句
为：GN 10 Value={75／Vin}。可得上述开关电源的最小输入阻抗RN=-39 Ω。
(2)计算输入电流的基波幅值和所需衰减
使用Pspice计算基波幅值有两种方法：
①通过．FOUR语句计算输入电流的基波分量；
②用电流探针测出电流波形，在Probe中直接进行快速傅里叶变换(FFT)，使用Toggle Cursor功能找出基波峰值点。
上述两种方法的结果相同，得到的基波幅值I1m=3．15 A，有效值I1rms=2．23 A。
若输入电流波形未知，可预估其形状，然后找出此类电流波形基波可能取得的最大值。具体做法为：在PSpice 中选用合适
模型建立相应的激励源，通过参数扫描分析，PARAM求得最大基波幅值。
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