電磁干擾emi噪聲診斷技術(shù)(編輯修改稿)
2025-05-27 02:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 W， 5Ω并聯(lián)的電阻盤用作被測(cè)設(shè)備即噪聲源，在測(cè)試系統(tǒng)中加入自制的 EMI濾波器以此作為我們的檢測(cè)對(duì)象。該系統(tǒng)由線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) LISN， AC/DC， 24V 960W直流輸出開(kāi)關(guān)電源接一組（ 3個(gè)）500W， 5Ω并聯(lián)的電阻盤，由功率合成器構(gòu)成的噪聲分離網(wǎng)絡(luò)及GSP827頻譜分析儀構(gòu)成的 EMI噪聲智能診斷系統(tǒng)，由 EMI濾波器構(gòu)成噪聲抑制系統(tǒng)，供電電源來(lái)用單相三線 220V交流工頻電源。實(shí)驗(yàn)裝置如圖 351所示。 圖 351 以開(kāi)關(guān)電源拖帶阻性負(fù)載為被測(cè)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)裝置圖 ? 根據(jù)測(cè)得的共模、差模噪聲與 EMC標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)照情況，設(shè)計(jì) EMI濾波器結(jié)構(gòu)如圖 352所示，圖 353是實(shí)驗(yàn)室研制的 EMI濾波器實(shí)物圖。 圖 352 EMI濾波器結(jié)構(gòu) 圖 353 實(shí)驗(yàn)室研制的 EMI濾波器 ? 圖 354是該系統(tǒng)中總噪聲、 CM和 DM噪聲的測(cè)試情況。對(duì)比可見(jiàn)， CM和 DM噪聲已得到明顯的分離，總噪聲中 CM噪聲占主導(dǎo)地位。從各噪聲加與不加濾波器的對(duì)比可見(jiàn)，系統(tǒng)加入濾波器后對(duì)噪聲顯著的進(jìn)行了抑制。不加濾波器時(shí)，總噪聲在 90dBuV，CM噪聲在 3MHz的頻率點(diǎn)為 92dBuV， DM噪聲保持在 80dBuV左右；加入濾波器后，總噪聲在 70dBuV以下， CM噪聲在 3MHz的頻率點(diǎn)下降至 70dBuV以下， DM噪聲下降至 70dBuV左右，各噪聲都得到了顯著的抑制。值得提出的是，由于濾波器各組成元件性能的影響，使得濾波器在高頻時(shí)未能很好的發(fā)揮濾波作用，只能在 10KHz6MHz的范圍對(duì)噪聲進(jìn)行有效抑制，如何提高濾波器的高頻濾波性能仍是一個(gè)值得研究的重要問(wèn)題。 不加濾波器 加濾波器 （ a）總噪聲 不加濾波器 加濾波器 （ b） CM噪聲 不加濾波器 加濾波器 （ c） DM噪聲 圖 354 傳導(dǎo)噪聲的智能處理結(jié)果（縱坐標(biāo)單位： dBuV） ? 進(jìn)一步的分析，以此作為智能測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè)對(duì)象，其研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。在無(wú)噪聲分離網(wǎng)絡(luò)條件下，加與不加濾波器時(shí)總噪聲的情況對(duì)比如圖 355所示，其中（ a）圖為原始混合噪聲；（ b）圖為經(jīng)過(guò)濾波之后的總噪聲。圖 356為由診斷軟件設(shè)計(jì)的共模濾波器濾波特性。圖357為在有噪聲分離網(wǎng)絡(luò)的條件下，加與不加濾波器時(shí)共模噪聲的情況對(duì)比，其中（ a）圖為原始共模噪聲分量；（ b）圖為經(jīng)過(guò)共模濾波器抑制之后的共模噪聲。 (a) 原始總噪聲 (b) 濾波之后的總噪聲 圖 355 加與不加濾波器時(shí)的總噪聲（無(wú)噪聲分離網(wǎng)絡(luò)） 圖 356 共模濾波器濾波特性 (a) 原始共模噪聲分量 (b) 濾波之后的共模噪聲分量 圖 357 加與不加濾波器時(shí)的共模噪聲（有噪聲分離網(wǎng)絡(luò)） ? 圖 357（ a）是噪聲源不帶有濾波器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，此處不需要給出 DM噪聲分量，因?yàn)樗皇侵饕肼暎谠肼曇种浦锌梢院雎?。圖 356是涉及 CM濾波器設(shè)計(jì)頻率范圍的濾波性能，此設(shè)計(jì)來(lái)源于前面描述的診斷軟件，這里是理想的特性，且表明 CM濾波器是帶阻濾波器。圖357（ b）是利用合適的 CM濾波器抑制噪聲后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 ? 可以看出通過(guò)濾波器可以很好地抑制 CM噪聲和總噪聲，也證實(shí)了該傳導(dǎo)性 EMI噪聲診斷與抑制智能裝置系統(tǒng)可有效地解決 EMI問(wèn)題。 ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不加噪聲分離網(wǎng)絡(luò)時(shí)，被測(cè)設(shè)備的原始混合噪聲在多個(gè)頻率點(diǎn)上均出現(xiàn)高于 EMC標(biāo)準(zhǔn)限制線上的噪聲超調(diào)，不符合電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，且難于區(qū)分是以共模噪聲還是差模噪聲為主，同時(shí)也沒(méi)有濾波器設(shè)計(jì)所需要的過(guò)量噪聲分貝及濾波器截止頻率等重要信息。但是當(dāng)加上噪聲分離網(wǎng)絡(luò)后，就可以清楚地看到 CM和 DM噪聲特征與總噪聲的關(guān)系。另一方面，當(dāng)采用噪聲測(cè)量與抑制智能系統(tǒng)后，我們可以直接根據(jù)測(cè)量得到的模態(tài)噪聲特征加以診斷，進(jìn)行濾波器的合理設(shè)計(jì)，即可以高效地實(shí)現(xiàn)噪聲抑制，使得被測(cè)設(shè)備的傳導(dǎo)性電磁干擾噪聲最終滿足電磁兼容（ EMC）標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)論是通過(guò)硬件還是軟件，在解決傳導(dǎo)性電磁干擾（ EMI）的問(wèn)題時(shí)，智能測(cè)試系統(tǒng)都發(fā)揮了重要而高效的作用。 3． 3電磁干擾 EMI濾波技術(shù) ? 3． 3． 1濾波技術(shù)概況 ? EMI電源濾波器實(shí)際上是一種 低通濾波器 ，它無(wú)衰減地把直流或 50Hz工頻的電源功率傳送到設(shè)備上去，卻大大衰減經(jīng)電源傳入的 EMI信號(hào)，保護(hù)設(shè)備不受干擾；同時(shí)又能抑制設(shè)備本身產(chǎn)生的 EMI信號(hào)，防止進(jìn)入電源，污染電磁環(huán)境，危害其他設(shè)備。 ? 但是， EMI電源濾波器不等同一般的低通濾波器，二者所關(guān)心的濾波器指標(biāo)、使用環(huán)境等都是截然不同的。普通的低通濾波器關(guān)心幅頻特性、相位特性、波形畸變等特性；而 EMI濾波器更關(guān)心插入損耗、能量衰減等特性。從使用環(huán)境來(lái)看，一般低通濾波器工作電平低、工作電流較小，源端或負(fù)載端特性較單一；而 EMI電源濾波器的工作電壓高、額定工作電流大，并且要能夠承受瞬時(shí)大電流的沖擊，另外其源端特性、負(fù)載特性隨其工作環(huán)境的不同變化較大。這些不同之處，使EMI電源濾波器的設(shè)計(jì)不能完全參照一般濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ? 3． 3． 2 EMI濾波器及插入損耗的定義 ? 電力電子裝置產(chǎn)生的電磁噪聲通過(guò)傳導(dǎo)耦合產(chǎn)生的噪聲電平，可以通過(guò)濾波電路使之減小到可以接受的水平。這類濾波電路統(tǒng)稱為 EMI濾波器 ，標(biāo)準(zhǔn)的 EMI濾波器通常是由串聯(lián)電感器和并聯(lián)電容器組成的低通濾波電路。 ? EMI濾波器對(duì)干擾噪聲的抑制能力用 插入損耗 IL（ Insertion Loss）來(lái)衡量。插入損耗的定義為：沒(méi)有濾波器接入時(shí)，從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率 P1和接入濾波器后，噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率 P2之比，用dB（分貝）表示。濾波器接入前后的電路如圖 358所示。 （ a）濾波器接入前 （ b）濾波器接入后 圖 358 表示插入損耗的方框圖 12I L = 1 0 l g ( P / P ) (3 7) 21 1 LP V / R?
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