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中頻發(fā)電機(jī)對檢測裝置的干擾剖析及EMI濾波器的實(shí)現(xiàn)

作者: 時間:2009-10-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2 E MI濾波器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
為了提高的信噪比,必須設(shè)計合理的濾波器,消除或減小共模的影響。
2.1 濾波器的基本結(jié)構(gòu)和原理
抑制中,低通濾波器使用得最多。濾波電路通常采用由電感、電容構(gòu)成的無源濾波器的形式。電容與電感的連接方式不同決定濾波器的Q值和衰減量。噪聲濾波器不僅要考慮其基本結(jié)構(gòu),還要考慮其所連網(wǎng)絡(luò)兩端的阻抗大小,并根據(jù)源阻抗及負(fù)載阻抗的不同,依照阻抗最大失配原則來選擇正確的接法,兩者阻抗差別越大,濾波器的濾波效果也就越好。電路結(jié)構(gòu)的選擇原則規(guī)律是電容對高阻、電感對低阻,如表1。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/188547.htm

本系統(tǒng)對應(yīng)的是低源阻抗、高負(fù)載阻抗,采用先串電感后并電容的反r型濾波電路。為了在阻帶內(nèi)獲得最大衰減,濾波器輸入端阻抗需與之連接的噪聲源阻抗相反,即對中頻產(chǎn)生的低阻抗噪聲源,濾波器需呈現(xiàn)高阻抗(大的串聯(lián)電感)。在所關(guān)注的低頻噪聲頻段,要增加濾波器對較低頻率的衰減,需要大的濾波電感和電容。
由于共模和差模干擾具有不同的干擾特點(diǎn),噪聲濾波器設(shè)計需要采用不同的結(jié)構(gòu)來對噪聲干擾進(jìn)行抑制。中頻產(chǎn)生的噪聲以共模干擾為主,共模干擾濾波電路是在電源線的輸入上均串入共模電感,即共模扼流圈。共模扼流圈是以鐵氧體(或更高導(dǎo)磁率的超微晶磁材)為磁芯的共模干擾抑制器件,它由兩個匝數(shù)相同并對稱地繞制在同一個環(huán)形磁芯上的線圈構(gòu)成,如圖5所示,形成一個四端器件,要對于共模信號呈現(xiàn)出的大電感具有抑制作用,而對于差模信號呈現(xiàn)出的很小的漏電感幾乎不起作用。
(a)共模電流通過時 (b)差模電流通過時

共模扼流圈的原理是流過共模電流時磁環(huán)中的磁通方向相同(磁通方向根據(jù)文獻(xiàn)[4]判別),因而相互疊加(φ1+φ2),從而具有相當(dāng)大的電感量,對共模電流起到抑制作用(圖5(a)),而當(dāng)兩線圈流過差模電流時,磁環(huán)中的磁通方向相反,因而相互抵消(φ1-φ2),幾乎沒有電感量,所以差模電流可以無衰減地通過(圖5(b))。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號,而對線路正常傳輸?shù)牟钅P盘枱o影響。對于中頻發(fā)電機(jī)輸出來說,任何時候電源線之間的電流都是大小相等,方向相反的(圖5(b)),磁芯中的磁通相互抵消,線圈不呈現(xiàn)阻抗,避免了檢測裝置發(fā)射機(jī)高壓供電工作時因?yàn)闉V波器的引入而在電源端產(chǎn)生附加的壓降。由此分析得出,在中頻發(fā)電機(jī)供電輸出端接入共模扼流圈,能夠抑制電源線上供電回路的共模干擾,而對供電電流不起任何阻礙作用,可以無損耗地傳輸。
共模電感在制作時應(yīng)滿足以下要求:a.繞制在線圈磁芯上的導(dǎo)線要相互絕緣,以保證在高壓供電時線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路。b.線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣,以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。c.線圈應(yīng)盡可能單層繞制,以減小線圈的寄生電容。
2.2 EMI濾波器的電路設(shè)計
為減小體積和重量,中頻發(fā)電機(jī)濾波電路采用單級LC EMI濾波器,電路如圖6所示。

對于抑制低頻噪聲,理論上發(fā)電機(jī)濾波器的電感和電容的參數(shù)選得越大,濾波效果越好。但在實(shí)際應(yīng)用中,容量大的電容一般寄生電感也大,自諧振頻率低,對高頻噪聲的去耦效果差,而電感值越大,電感的體積也越大,所以在設(shè)計時應(yīng)權(quán)衡各種因素的影響,確定合適的參數(shù)。由于檢測裝置中本身帶有幾百mF的電容,因此在本系統(tǒng)中,僅在電容前增加一個共模扼流圈(約幾十mH,取決于要濾除的干擾的頻率,頻率越低,需要的電感量越大),它與檢測裝置原有的電容一起構(gòu)成了反T型濾波電路。濾波電路參數(shù)選定后,必須驗(yàn)證參數(shù)選取得是否合適,以保證發(fā)電機(jī)噪聲濾波器的自諧振頻率遠(yuǎn)小于所要濾除的噪聲頻率,否則發(fā)電機(jī)噪聲濾波器不僅不能夠起到抑制噪聲干擾的作用,而且很有可能會放大噪聲干擾。在EMI濾波器的設(shè)計中,起初考慮到除了要抑制中頻發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的共模干擾外,還應(yīng)有抑制差模干擾的能力,但經(jīng)過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證明,差模濾波器的使用,并未在需要的頻段上增加濾波效果,因此最終僅采用了共模濾波器抑制發(fā)電機(jī)干擾。



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