EMI from Shielding Enclosures—FDTD Modeling

EMI from Shielding Enclosures—FDTD Modeling
EMI from Shielding Enclosures—FDTD Modeling

EMI from Shielding Enclosures—FDTD Modeling

and Measurements

Min Li

Electromagnetic Compatibility Laboratory

University of Missouri-Rolla

mili@https://www.360docs.net/doc/c115423900.html,

I. Introduction

The integrity of shielding enclosures for high-speed digital designs is compromised by slots and apertures for heat dissipation, CD-ROMs, I/O cable penetration, and plate-covered unused connector ports, among other possibilities. Radiation from slots and apertures in conducting enclosures excited by interior PCB level sources is of great concern in meeting FCC radiated EMI limits. At frequencies above the fundamental cavity-mode resonance, radiation from enclosure perforations can dominate radiation from I/O cables connecting the high-speed PCB to peripherals. An understanding of energy coupling mechanisms to and from the enclosure, as well as an experimentally verified modeling approach is essential in minimizing the EMI and susceptibility risk in a new design.

This summary details modeling of EMI coupling through slots and apertures at cavity mode resonances, as well as new resonances associated with the interaction between the cavity and slot, and resonances due to the slots and apertures. EMI from perforations in a shielding enclosure was studied experimentally and with finite-difference time-domain (FDTD) modeling. Among the significant results is that EMI at cavity mode resonances through non-resonant slots or apertures can be as significant as that from resonant slots and apertures. The EMI from closely-spaced multiple electrically short slots is proportional to the number of slots. Good agreement between the measurements and modeling shows that numerical modeling of enclosure designs can be a useful aid in understanding fundamental coupling physics and in developing EMI design guidelines for enclosures.

II. Problem Description

EMI from shielding enclosures was studied using a simple rectangular shielding enclosure, which accommodated straightforward identification of cavity modes. The geometry of this enclosure is shown in Figure 1. The enclosure was constructed of five pieces of 0.635-cm thick aluminum, and one plate of 0.05-cm thick aluminum for the face containing the slot or aperture. The cavity was constructed so that it could easily be disassembled and reassembled for repeatable measurements. The inside dimensions of

the enclosure were 22 cm × 14 cm × 30 cm . One-inch copper tape with a conductive

adhesive was used as an electromagnetic seal along the seams in the interior.

0.085’’ semi-rigid coaxial cable feed

Figure 1. A rectangular test enclosure.

The cavity was fed with a 50-? coaxial cable probe through a type-N bulkhead connector, which was peripherally bonded to the cavity. The excitation, as shown in Figure 1, had the center conductor of the probe extended to span the width of the cavity with a 0.16-cm diameter wire, and terminated on the opposite cavity wall with a 1206package size surface-mount (SMT) nominal 47-? resistor soldered to a 1.5’’ ×1.5’’square of conductive adhesive copper tape. This source geometry was employed in order to introduce the loss necessary in the FDTD modeling. The type N bulkhead connector was located at x=17 cm, y=14 cm, z=15 cm.

The finite-difference time-domain (FDTD) method was used to model the test enclosure excited by a terminated feed probe. A cell size of 1.0 cm × 0.5 cm × 1.0 cm was employed in the FDTD modeling. A finer discretization along the y direction was used in order to better model the spatial extent of the SMT load resistor. Aluminum plates were modeled with PEC surfaces by setting the tangential electric field to zero on the cavity walls. The feed probe was modeled by a simple voltage source Vs with 50-?resistance incorporated into a single cell at the feed point. The magnetic fields circling the source were modeled in the same fashion as a thin wire to give the cross-section of the source with the specified physical dimensions [1]. The resistor was modeled as a lumped element using a subcellular algorithm [2]. The width of the SMT is approximately that of the feed wire diameter and the physical cross-section dimensions were modeled with the same diameter as that of the feed wire by modifying the magnetic field components circling the SMT in the same fashion as for the source. Thin slots were

modeled with the capacitive thin slot formalism (C-TSF) introduced by Gilbert and Holland [3], as applied to shielded enclosures [4].

The far-zone field was obtained by applying equivalence theory to the numerical FDTD modeling results. The FDTD method was used to calculate the electric and magnetic fields on a virtual surface completely surrounding the FDTD model of the enclosure. From the modeled values of the electric and magnetic fields on this surface,equivalent magnetic and electric surface current distributions were determined. The electric and magnetic vector potentials, in the frequency domain, are related to the electric and magnetic surface current distributions on a virtual surface S’, through [5] ’|’|),’(4),(’’||0ds r r e r J r A s r r jk s ∫?=??r r r r r r r

r ωπμω, (1) ’|’|),’(4),(’’||0ds r r e r M r F s r r jk s ∫?=??r r r r r r r r ωπεω. (2)The far-zone electric field components, ),(ωθr E r and ),(ωφr E r are then ).(),([),(ωηωωωφθθr F r A j r E r r r +?=], (3) ).(),([),(ωηωωωθφφr F r A j r E r r r ??=]. (4)Equation (1) and (2) in the time domain are implemented in the FDTD modeling [6], and the far-zone electric field is obtained using an FFT from Equation (3) and (4). The virtual surfaces were placed 6 cells away from the enclosure in the FDTD modeling. Perfectly-Matched-Layer (PML) absorbing boundary conditions were employed for the 3D FDTD modeling [7]. The PML absorbing layers were 8 cells away from the conducting planes without the slot, and 12 cells away from the conducting planes containing or near the slot.

S-parameters and radiated EMI measurements were also performed in a 3 m anechoic chamber. Two-port S-parameters were measured with a Wiltron 37247A network analyzer. Port 1 was connected to the interior source in the enclosure under test,and Port 2 was connected to a receiving antenna. The network analyzer was placed outside the anechoic room to measure the reflection coefficient, ||11S , and the

transmission coefficient, ||21S . The power delivered to the enclosure is related to the

reflection coefficient as [8] )||1(82110

2

S Z V P s ?=, (5)where s V is the source voltage, and 0Z is the source impedance as well as the

characteristic impedance of the coaxial cable. In this particular case the source voltage is scaled to 1 mV for the purpose of comparing with the FDTD modeling, and the source impedance equals the characteristic impedance (50 ?) of the coaxial cable connected to Port 1 and and Port 2. The available power is then 2.5 nW .

Far-zone electric field measurements were made with a separation of 3 m between the enclosure and the receiving antenna. The far-zone electric field provides a quantitative measurement of the EMI level and is related to the S-parameters by [9] s far V S AF E 5.0||21××= (6)

where AF is the antenna factor of the receiving antenna. The enclosure resonances and slot resonances are determined from the delivered power, and the far-zone electric field indicates EMI peaks. From the relation between delivered power and far-zone fields, the coupling of EMI from the shielding enclosure can be studied.

The electronics in a real product enclosure are usually too complicated to be directly modeled with any numerical method. From measurements on a computer server enclosure with electronics, the loading effect of electronics is known to be appreciable

[10]. Lossy materials may be used in the enclosure to mimic the loading effect of the electronics for FDTD modeling purposes, and the effect of conductive lossy materials

was also studied herein. Two layers of Milliken conductive 110-?/s

q uare lossy material were placed on the x=22-cm interior plane. The thickness for each layer was 0.4-cm , and the conductivity of the lossy material used in the FDTD modeling was

cm S d

R /227.01==σ. The lossy material was simply modeled by a one-cell layer of conducting material with conductivity cm S /227.0=σ. For the electric field components inside the conducting layer, the conductivity cm S /227.0=σ was employed, while the conductivity cm S /2

227.0=σ was employed for the components on the interface of the conducting layer and free space.

III. Results and Discussion

Measurements and FDTD modeling were conducted on the rectangular test enclosure with a 12-cm long and 0.1-cm wide thin slot as shown in Figure 1. The results of delivered power and far-zone electric field (at 3 m ) are shown in Figure 2. The frequency range studied was from 0.7 GHz to 1.6 GHz , which included several cavity modes, as well as the slot half-wavelength resonance. The agreement between the measurements and modeling is good in both cases. The cavity mode resonances, and the resonances due to the slot were distinguished by observing the delivered power measurements as the slot length was varied. With the reduction of slot length, the cavity mode resonance frequencies were almost unchanged, and the resonances due to the slot disappeared from this frequency range.

0.70.80.9 1.0 1.1 1.2 1.3

1.4 1.5 1.6

Frequency (GHz)0.00.5

1.01.5

2.0

2.5D e l i v e r e d P o w e r (n W )

(a)

0.70.80.9 1.0 1.1 1.2 1.3

1.4 1.5 1.6

Frequency (GHz)0.010.020.0

30.040.0

50.0

|E | 3m a w a y (d B u V /m )

(b)

Figure 2. Measured and modeled results for the test enclosure with a 1 mV source for (a) delivered power, and (b) electric field at 3 m .

Radiation from an aperture was also considered. In this case a rectangular aperture,measuring 3 cm × 4 cm and centered at y=5.5 cm, z=15 cm was cut into the front wall of the cavity, as shown in Figure 1. In applying the FDTD modeling for this case, the result

of electric field at 3 m using the 1.0-cm × 0.5-cm × 1.0-cm cell size (24 cells in the aperture) was generally 5 dB below the measured result. Then the computational cell size was reduced to 0.5 cm × 0.5 cm × 0.5 cm in order to increase the number of FDTD cells modeling the aperture to 48 cells. An improvement of 3 dB was obtained. The measured and FDTD modeling results of both the delivered power and the electric field at 3 m are shown in Figure 3. The change of the cell size had no significant effect on the FDTD modeling of the delivered power, since the power radiated from the aperture was only a small fraction of the total delivered power. The three large, broad peaks in the far zone electric field intensity correspond to cavity-mode resonances at 0.885 GHz, 1.4 GHz , and

1.5 GHz. Narrow bandwidth peaks occur at 1.18 GHz and 1.36 GHz and are associated with the presence of the aperture. Nevertheless, the highest frequency (1.6 GHz) in this measurement is well below the first aperture resonance.

0.60.70.80.9 1.0 1.1 1.2

1.3 1.4 1.5 1.6

Frequency (GHz)0.010.0

20.0

30.0

40.0

50.0

|E | a t 3m (d B u V /m )

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0D e l i v e r e d P o w e r (n W

)Figure 3. The measured and modeled delivered power and electric field strength 3 m away through a 3-cm × 4-cm aperture in test enclosure.

Multiple slots were also investigated to study EMI at cavity mode resonances. Two parallel 5 cm slots on the same face x=0 were employed with a distance of 0.9-cm edge-to-edge spacing. The left end of the slots was 9-cm from the x=0,z=0 edge. Measurement and FDTD modeling results, consisting of the delivered power and the electric field at 3m , are shown in Figure 4. The cavity-mode resonances in this frequency range can be identified as TMy101, TMy111, and TMy201 at 0.885 GHz , 1.4 GHz , and 1.5 GHz ,respectively. The electric field plots show that these cavity resonances are associated with significant peaks in the radiated EMI level. There is also a peak in the electric field at 3 m at a frequency of approximately 1.36 GHz . This peak represents a cavity-slot resonance and is unlikely to be associated with high levels of EMI when the enclosure is

excited by active digital electronics since this peak has a very narrow bandwidth. Further,incorporating the effects of loss will appreciably damp this high-Q resonance. In comparing the radiated electric field from a single 5-cm slot with that from a pair of closely spaced 5-cm slots located in the same wall of the cavity, the double slot configurations were approximately 6 dB higher, i.e., the EMI is varying as N the number of slots [6].

0.60.70.80.9 1.0 1.1 1.2

1.3 1.4 1.5 1.6

Frequency (GHz)-10.00.0

10.020.0

30.0

40.0

|E | a t 3m (d B u V /m )

0.6

0.70.80.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.60.00.5

1.0

1.5

2.0D e l i v e r e d P o w e r (n W )Figure 4. Measured and modeled electric field at 3 m for two parallel 5-cm long slots.The measured and modeled delivered power and electric field strength at 3 m with the lossy material on the interior face x=22 cm are shown in Figure 5. The agreement between the measurements and FDTD modeling is generally good. The effect of the lossy material in decreasing the Qs of resonances is evident in the delivered power, and reflected in the reduced radiation in the 3 m electric field, e.g., the TMy101 mode at 0.89GHz , the TMy111 mode at 1.36 GHz , the TMy201 mode at 1.44 GHz , and the resonance at 1.53 GHz . However, a resonance and a corresponding increase in radiation were observed at 1.20 GHz , where the two resonances due to the slot at 1.10 GHz and 1.24GHz for the situation without the lossy material may have shifted and broadened to produce a resonance at 1.20 GHz . Overall, a lossy material can be easily incorporated in the FDTD modeling, and may be used to mimic the electronics in the initial shielding enclosure design stage. For example, a conducting plane with a lossy dielectric on it can be used to approximate a PCB (that has entire power or ground planes) with electronics for FDTD modeling of enclosure designs.

0.60.70.80.9 1.0 1.1 1.2

1.3 1.4 1.5 1.6

Frequency (GHz)10.020.0

30.040.0|E | a t 3m (d B u V /m )

0.60.70.80.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

0.00.5

1.0

1.5

2.0D e l i v e r e d P o w e r (n W )Figure 5. Measured and modeled delivered power and electric field at 3 m for

the test enclosure with a 110-?/square lossy material on one wall.

References

[1] D. M. Hockanson, J. L. Drewniak, T. H. Hubing & T. P. Van Doren, “FDTD

modeling of common-mode radiation from cables,” IEEE Trans. https://www.360docs.net/doc/c115423900.html,pat., vol. 38, pp. 376-387, August 1996.

[2] Yuh-Sheng Tsuei, A. C. Cangellaris and J. L. Prince, “Rigorous electromagnetic

modeling of chip-to-package (first-level) interconnections,” IEEE Trans. Components Hybrids Manuf. Technol. vol. 16, pp.876-882, December 1993.

[3] J. Gilbert and R. Holland, “Implementation of the thin-slot formalism in the finite-

difference EMP code THREDII,” IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. NS-28, pp. 4269-4274,December 1981.

[4] M. Li, K-P. Ma, J. L. Drewniak, T. H. Hubing, and T. P. Van Doren, “Numerical and

experimental corroboration of an FDTD thin-slot model for slots near corners of shielding enclosures”, IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 39, pp. 225-232,August 1997.

[5] C. A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics; John Wiley & Sons; New

York, 1989.

[6] M. Li, J. Nuebel, J. L. Drewniak, R. E. DuBroff, T. H. Hubing, and T. P. Van Doren

“EMI from cavity modes of shielding enclosures -- FDTD modeling and measurements”, submitted to IEEE Trans. Electromagn. Compat., October 1998.

[7] J. P. Berenger, “Perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves,”

J. Comput. Phys., vol. 114, pp. 185-200, October 1994.

[8] D. M. Pozar, Microwave Engineering; Addison Wesley; 1990.

[9] D. Morgan, A Handbook for Testing and Measurement; Peter Peregrinus Ltd., on

behalf of IEE; 1994.

[10] M. Li, S. Radu, J. L. Drewniak, T. H. Hubing, T. P. VanDoren, R. E. DuBroff,

Technical Report TR98-1-029, Electromagnetic Compatibility Lab., University of Missouri-Rolla.

开关电源EMI滤波器典型电路

开关电源EMI滤波器典型电路 开关电源EMI滤波器典型电路 开关电源为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器,典型电路图1所示。图(a)与图(b)中的电容器C能滤除串模干扰,区别仅是图(a)将C接在输入端,图(b)则接到输出端。图(c)、(d)所示电路较复杂,抑制干扰的效果更佳。图(c)中的L、C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4滤除串模干扰。R为泄放电阻,可将C3上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性;断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。图(d)则是把共模干扰滤波电容C3和C4接在输出端。 EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图2中曲线a为加EMI滤波器时开关电源上0.15MHz~30MHz传导噪声的波形(即电磁干扰峰值包络线)。曲线b是插入如图1(d)所示EMI滤波器后的波形,能将电磁干扰衰减50dBμV~70dBμV。显然,这种EMI滤波器的效果更佳。

电磁干扰滤波器电路 电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端,使用时外壳应接通大地 。电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。L对串模干扰不起作用,但当出现共模干扰时,由于两 个线圈的磁通方向相同,经过耦合后总电感量迅速增大,因此对共模信号呈现很大的感抗,使之不易通过,故称作共模扼流 圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上,当有电流通过时,两个线圈上的磁场就会互相加强。L的 电感量与EMI滤波器的额定电流I有关,参见表1。需要指出,当额定电流较大时,共模扼流圈的线径也要相应增大,以便能 承受较大的电流。此外,适当增加电感量,可改善低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器,容量范围大致是0.01μF~0.47μ F,主要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端,并将电容器的中点接地,能有效地抑制共模干扰。C3和C4亦可并联在 输入端,仍选用陶瓷电容,容量范围是2200pF~0.1μF。为减小漏电流,电容量不得超过0.1μF,并且电容器中点应与大地接

开关电源电路详解图

开关电源电路详解图 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下: 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理: ①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。

2、DC 输入滤波电路原理: ①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图: 3、工作原理: R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿。在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易产生尖

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止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。 2、 DC输入滤波电路原理: ①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容,L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路[/b]:: 1、 MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图:

知用EMI接收机EM5080A(9kHz-30MHz)概述

(9kHz-30MHz)

的EMI测试接收机;是基于微处理器控制的智能接收机,通过标配的计算机软件控制,实现自动测试,软件免费升级,方便客户使用;可实现传导发射限值测量;具有极高的性价比。 EM5080A完全符合CISPR 16-1标准,用于依据CISPR,EN550XX,FCC和MIL等标准的电磁干扰测量。特别适合于针对家电(CISPR 14-1)、照明设备(CISPR 15)的EMI测试。 EM5080A接收机可切换到实时频谱分析模式,RBW为1.5kHz,极高的扫描速度,适用于各种整改测试。 2. 特性 ◆CISPR 16-1-1标准全兼容准峰值检波器低至2Hz PRF(A波段),B波段低至10Hz ◆业界领先的软件无线电技术SDR (Software Defined Radio)构建平台, 高精度高稳定性◆高速高精度AD+FPGA; 全数字DDC变换; 全数字中频滤波器 ◆全数字峰值、准峰值、CISPR 平均值 ◆标配频谱分析模式,实时观察结果, 便于工程师快速进行EMI的整改 ◆免费测试软件,基于Windows平台, 使用方便,用户可自行下载最新软件 ◆选用近场探头EM5030,在设计调试阶段查找发射源以及泄漏 ◆选用内置限幅器的人工电源网络EM5040A或共模差模分离的人工电源网络EM5040B, 完成 传导发射限值测量和分析

后面版: 1.射频输入口:50Ω,SMA female. 2.LED灯:电源指示灯,绿色。 https://www.360docs.net/doc/c115423900.html,B接口:USB2.0 数据通信接口,连接PC软件,实现EMI测量 4.电源接口:电源供电接口,DC 12V供电。 5.开关:按键开关,控制机器是否通电。 ■附件说明 射频连接线(CK-318):BNC male转SMA male 电源适配器(CK-612) DC12V/1.2A

:开关电源中常用EMI滤波器

摘要:开关电源中常用EMI滤波器抑制共模干扰和差模干扰。三端电容器在抑制开关电源高频干扰方面有良好性能。文中在开关电源一般性能EMI滤波器电路结构基础上,给出了使用三端电容器抑制高频噪声的滤波器结构。并使用PSpice软件对插入损耗进行仿真,给出了仿真结果。 1 开关电源特点及噪声产生原因 随着电子技术的高速发展,电子设备种类日益增多,而任何电子设备都离不开稳定可靠的电源,因此对电源的要求也越来越高。开关电源以其高效率、低发热量、稳定性好、体积小、重量轻、利于环境保护等优点,近年来取得快速发展,应用领域不断扩大。开关电源工作在高频开关状态,本身就会对供电设备产生干扰,危害其正常工作;而外部干扰同样会影响其正常工作。 开关电源干扰主要来源于工频电流的整流波形和开关操作波形。这些波形的电流泄漏到输入部位就成为传导噪声和辐射噪声,泄漏到输出部位就形成了波纹问题。考虑到电磁兼容性的有关要求,应采用EMI电源滤波器来抑制开关电源上的干扰。文中主要研究的是开关电源输入端的EMI滤波器。 2 EMI滤波器的结构 开关电源输入端采用的EMI滤波器是一种双向滤波器,是由电容和电感构成的低通滤波器,既能抑制从交流电源线上引入的外部电磁干扰,还可以避免本身设备向外部发出噪声干扰。开关电源的干扰分为差模干扰和共模干扰,在线路中的传导干扰信号,均可用差模和共模信号来表示。差模干扰是火线与零线之间产生的干扰,共模干扰是火线或零线与地线之间产生的干扰。抑制差模干扰信号和共模干扰信号普遍有效的方法就是在开关电源输入电路中加装电磁干扰滤波器。EMI滤波器的电路结构包括共模扼流圈(共模电感)L,差模电容Cx和共模电容Cy。共模扼流圈是在一个磁环(闭磁路)的上下两个半环上,分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。两个线圈的磁通方向一致,共模干扰出现时,总电感迅速增大产生很大的感抗,从而可以抑制共模干扰,而对差模干扰不起作用。为了更好地抑制共模噪声; 共模扼流圈应选用磁导率高,高频性能好的磁芯。共模扼流圈的电感值与额定电流有关。差模电容Cx通常选用金属膜电容,取值范围一般在0.1~1μF。Cy用于抑制较高频率的共模干扰信号,取值范围一般为2200~6800 pF。常选

开关电源整流滤波电路的识读

开关电源整流滤波电路的识读 要看懂一张比较复杂的开关电源整流滤波电路图,首先要了解电路中元件的性能,同时要掌握一些常用的单元电路,做到熟记于心。这样识读电子电路图时就可以做到快速、准确地理解电路图的原理,为实际操作创造理论条件。 本文将分类介绍电子电路中的常用单元电路,使初学者认识、了解这些单元电路的组成及基本功能,同时将简单介绍一些器件的性能、特点,以帮助初学者更好地理解电路的工作原理。 一、直流电源电路 任何一个电子电路都离不开电源,而电子电路中使用的一般都是直流电源。直流电源的获得,一种是使用干电池或蓄电池供电,另一种是将交流电源经过整流、滤波、稳压后供给电路使用。如何将交流电转换成直流电?有哪些方法?这些方法的特点又是什么?下面就来回答这些问题。 1.整流电路 整流电路又可分为单相为波整流电路、单相全波整流电路及单相桥式整流电路,下面分别进行叙述。 (1)单相半波整流电路是最简单的一种整流电路,如图a)所示。电路由电源变压器、整流二极管D、负载R L组成。电源变压器的作用是把220V交流电降低为几伏至几十伏的交流电压。整流二极管的作用是把交流电变换为脉动直流电,其波形如图b)所示。该电路之所以能把交流电变换为脉动直流电,关键是利用了整流二极管具有单相导电的特性。当给二极管加正电压时,二极管呈导通状态(相当于开关闭合)电流可以通过;当给二极管加反向电压时,二极管呈截止状态(相当于开关断开)电流不能通过。 a) b) 图1-1单相半波整流电路 电路工作原理如下:当电源变压器的初级绕组接交流电压时,在次级绕组中就会感应出交流电压U2。当U2为正半周时,设A端为正,B端为负(即A端电位高于B端电位)。这时二极管承受正向电压,呈导通状态,故电流由A端经二极管D和负载R L流到B端,负载R L两端有电压U o。当U2为负半周时,A端为负,B端为正,则二极管承受反向电压,呈截止状态。通过负载上的电流为零,负载两端的电压也为零。可见在交流电U2的一个周期内,负载R L上只有自上而下的单方向电流,实现了整流。从波形图可以看出,整流后的电压(电流)方向不变,但大小是波动的。这种大小变化、方向不变的电压(电流),称为脉动直流电。从波形图中还可以看出,这种电路仅利用了电源电压的半个波,故称为半波整流电路。 (2)单向半波整流电路的缺点是电源的利用率低,且输出电压脉动大。为了克服这一缺点,可以采用全波整流电路,如图1-2a)所示。电路中的变压器次级绕组有中心抽头,是

开关电源始终无电压输出的解决办法

开关电源始终无输出的故障检修技巧 1、开关电源始终无电压输出的原因 这种情况是由于开关电源未产生振荡所致,进一步证明的方法是;测开关电源整流滤波电容关机后的电压,若为300V之后缓慢下降,则说明开关电源确未产生振荡。开关电源未产生振荡的原因有: 1).开关管集电极未得到足够的工作电压。 2).开关管基极未得到启动电压。 3).开关管正反馈电路元件失效。: 2、检修方法与步骤 1).测开关管集电极电压为0或低于市电1.4倍,检查交流220V输入电路及整流滤波电路,若集电极电压正常,则检查开关管b极电压 2).测开关管b极电压或者在关机瞬间,用指针万用表R x 1欧挡,黑笔接b极,红笔接整流滤波电容负极(热地),听电源有启动声音,说明电源振荡电路正常,仅缺乏启动电压,是启动电阻开路或铜皮断。若无启动声,在测be结后,迅速将表转到电压档,测c极电压是否快速泄放。若是,说明开关管及其放电回路均正常,正反馈电路存在故障,包括反馈电阻、电容、续流二极管、正反馈绕组及其开关管故障。若c极电压仍不泄放,说明开关管及其回路有开路故障或b极有短路接地故障 二、开关电源瞬间有电压输出的故障检修技巧 1、瞬间有电压输出故障原因 开关电源在加电的初始产生了振荡,但后来由于过压过流保护引起停振,或开关机接口电路加电初为开机状态,但随着CPU清零的结束而转入待机状态。 其原因有: 1).开关电源因故造成输出电压过高而引起保护停振。 2).负载过流而引起过流保护动作。 3).保护电路本身误动作。 4).遥控系统因故障而执行待机指令。 其中2、3、4项适用于带有副电源的机器。 2.故障判断的方法与检修步骤 1).假负载法: 脱开行负载,在B+输出端接上假负载,监测B+电压(应先将电压表接到位,开机后即关机)。如果高于正常值十几伏以上,可判断故障是由开关电源输出过压,并击穿行输出管所致,或电源本身的保护电路动作关断电源。应对控制开关电源输出电压的脉宽调制电路和振荡定时电容进行检查(后面将专门讲述)。 若开关电源B+正常,则变换负载或改变市电压观察B+是否稳定输出,对于直接取样电源可空载,以便更好地判断开关电源的稳定性能,若确认其良好,则故障系负载过流或保护电路动作所引起。

EMIEMC详细资料

EMC的分类及标准: EMC(Electromagnetic Compatibility)是电磁兼容,它包括EMI(电磁骚扰)和EMS(电磁抗骚扰)。EMC定义为:设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何设备的 任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。EMC整的称呼为电磁兼容。EMP是指电磁脉冲。EMC = EMI + EMS EMI : 電磁干擾 EMS : 電磁相容性 (免疫力) EMI可分为传导Conduction及辐射Radiation两部分,Conduction规范一般可分为: FCC Part 15J Class B;CISPR 22(EN55022, EN61000-3-2, EN61000-3-3) Class B;国标IT 类(GB9254,GB17625)和AV类(GB13837,GB17625)。FCC测试频率在450K-30MHz,CISPR 22测试频率在150K--30MHz,Conduction可以用频谱分析仪测试,Radiation则必须到专门的实验室测试。 EN55022为Radiation Test & Conduction Test (传导 & 辐射测试); EN61000-3-2为Harmonic Test (电源谐波测试) ;EN61000-3-3为Flicker Test (电压变动测试)。 CISPR22(Comite Special des Purturbations Radioelectrique)应用于信息技术类装置, 适用于欧洲和亚洲地区;EN55022为欧洲标准,FCC Part 15 (Federal Communications Commission) 适用于美国,EN30220欧洲EMI测试标准,功率辐射测试标准是EN55013频率在30MHZ-300MHz。 EN55011辐射测试标准是:有的频率段要求较高,有的频率段要求较低。传导 (150KHZ-30MHZ) LISN主要是差模电流, 其共模阻抗为100欧姆(50 + 50); LISN主要是共模电流, 其总的电路阻抗为25欧姆(50 // 50)。 4线 AV 60dB/uV 150KHZ-2MHZ start 9KHZ 5线 PEAK 100dB/uV 150KHZ-3MHZ 6线 PEAK 100dB/uV 2MHZ-30MHZ 7线 QP 70dB/uV 150KHZ-500KHZ Radiated (30MHZ-1GHZ): ADD 4N7/250V Y CAP 90dB/uV 30MHZ-300MHZ EMI为电磁干扰,EMI是EMC其中的一部分,EMI(Electronic Magnetic Interference) 电磁干扰, EMI包括传导、辐射、电流谐波、电压闪烁等等。电磁干扰是由干扰源、藕合通 道和接收器三部分构成的,通常称作干扰的三要素。 EMI线性正比于电流,电流回路面积 以及频率的平方即:EMI = K*I*S*F2。I是电流,S是回路面积,F是频率,K是与电路板材料和其他因素有关的一个常数。 EMI是指产品的对外电磁干扰。一般情况下分为 Class A & Class B 两个等级。 Class A 为工业等级,Class B 为民用等级。民用的要比工业的严格,因为工业用的允许辐射稍微大一点。同样产品在测试EMI中的辐射测试来讲,在30-230MHz下,B类要求产品的辐射限值不能超过40dBm 而A类要求不能超过50dBm(以三米法电波暗室测量为例)相对要宽松的

EMI滤波器电路原理及设计

EMI滤波器电路原理及设计 引言 开关电源以其体积小、重量轻、效率高等优点被广泛应用于电力电子设备系统中,但是开关电源易受到电磁干扰,产生误动作,且本身的高频信号也会引起大量的噪声,会污染电网环境,干扰同一电网其他电子设备的正常工作。这样就对EMC提出了更高的要求指标。 分类: 开关电源中的电磁干扰(EMI)主要有传导干扰和辐射干扰。通过正确的屏蔽和接地系统设计可以得到有效的控制,对于传导干扰来说,加装EMI滤波器,是一种比较经济有效的措施,辐射干扰的抑制可以通过加装变压器屏蔽铜片。 EMI滤波器介绍 开关电源与交流电网相连,尽管开关电源是一个单端口网络,但具有相线(L),零线(N),地线(E)的开关电源实际上形成了两个AC端口,所以噪声源在实际分析中可以将其分解为共模和差模噪声源。火线(L)与零线(N)之间的干扰叫做差模干扰(属于对称性干扰),火线(L)与地线(E)之间的干扰叫做共模干扰(非对称性干扰)。在一般情况下,差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小;共模干扰幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 1.开关电源的EMI干扰源 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等,外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 (1)功率开关管 功率开关管工作在On-O ff快速循环转换的状态,dv/dt和di/dt都在急剧变换,因此,功率开关管既是电场耦合的主要干扰源,也是磁场耦合的主要干扰源。 (2)高频变压器 高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换,因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。 (3)整流二极管 整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上,反向恢复电流的断续点会在电感(引线电感、杂散电感等)产生高 dv/dt,从而导致强电磁干扰。 (4)PCB 准确的说,PCB是上述干扰源的耦合通道,PCB的优劣,直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。

安捷伦EMC兼容性测试与接收机测试方案详解

EMC and Measuring Receiver China 20 January 2009 Page 1 AWTS 2009 EMI 测试吞吐率 EMC and Measuring Receiver China 20 January 2009 Page 2 提纲 EMI 测试概述 EMI 测试吞吐率 接收机对EMI 测试吞吐率的影响 安捷伦EMI 接收机简介

EMC and Measuring Receiver China 20 January 2009 Page 3 EMC 测试概述 ?按内容分类 抗扰度(EMS)测试 电磁骚扰发射(EMI)测试 ?按目的分类 预兼容测试 全兼容测试 辐射发射(RE) 传导发射(CE) 传导抗扰度(CS) 辐射抗扰度(RS) 电磁兼容(EMC): 设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。 --GB/T 4365 EMC and Measuring Receiver China 20 January 2009 Page 4 电磁骚扰发射(EMI)测试 ?辐射发射(RE) 磁场(H)测试 9kHz ~ 30MHz 大环天线(LLA)法单小环天线法 电场(E)测试 30MHz ~ 1GHz 1GHz ~ 18GHz

EMC and Measuring Receiver China 20 January 2009 Page 5 辐射发射(RE)测试 Ground Plane Antenna A. 测试环境 ?开阔场, 暗室, 混响室, TEM 小室符合归一化场地衰减的要求 B. 测试附件 ?转台, 天线架, 天线, 线缆, 探头, EMC 扫描仪控制软件, 方位控制, 线缆损耗, 天线因子 C. EMI 接收机 ?CISPR 16全兼容EMI 接收机, 预兼容接收机, 通用频谱仪, 示波器, 网络分析仪 接收机控制软件(内嵌vs. 外置) D. 测试流程控制软件?(外置PC 软件, C++, C, Visual Basic, LabView, VEE)反映了测试方法 E. 数据库软件 ?Excel, 关系数据库(Access, MySQL) 统一管理测试数据 G. 数据分析软件 ?Excel, CAD (Ansoft, Flomerics, EMScan)深入分析数据 F. 测试报告 ?Excel, Word, PDF 书面测试报告 H. 测试人员?知识, 能力测试效率 EMC and Measuring Receiver China 20 January 2009 Page 6 提纲 EMI 测试概述 EMI 测试吞吐率 接收机对EMI 测试吞吐率的影响 安捷伦EMI 接收机简介

开关电源EMI滤波器典型电路

开关电源E M I滤波器典型 电路 Prepared on 24 November 2020

开关电源EMI滤波器典型电路 开关电源EMI滤波器典型电路 开关电源为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器,典型电路图1所示。图(a)与图(b)中的电容器C能滤除串模干扰,区别仅是图(a)将C接在输入端,图(b)则接到输出端。图(c)、(d)所示电路较复杂,抑制干扰的效果更佳。图(c)中的L、C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4滤除串模干扰。R为泄放电阻,可将C3上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性;断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。图(d)则是把共模干扰滤波电容C3和C4接在输出端。 EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图2中曲线a为加EMI滤波器时开关电源上~30MHz传导噪声的波形(即电磁干扰峰值包络线)。曲线b 是插入如图1(d)所示EMI滤波器后的波形,能将电磁干扰衰减50dBμV~ 70dBμV。显然,这种EMI滤波器的效果更佳。 电磁干扰滤波器电路 电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端,使用时外壳应接通大地 。电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。L对串模干扰不起作用,但当出现共模干扰时,由于两 个线圈的磁通方向相同,经过耦合后总电感量迅速增大,因此对共模信号呈现很大的感抗,使之不易通过,故称作共模扼流 圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上,当有电流通过时,两个线圈上的磁场就会互相加强。L的

电感量与EMI滤波器的额定电流I有关,参见表1。需要指出,当额定电流较大时,共模扼流圈的线径也要相应增大,以便能 承受较大的电流。此外,适当增加电感量,可改善低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器,容量范围大致是μF~μ F,主要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端,并将电容器的中点接地,能有效地抑制共模干扰。C3和C4亦可并联在 输入端,仍选用陶瓷电容,容量范围是2200pF~μF。为减小漏电流,电容量不得超过μF,并且电容器中点应与大地接 通。C1~C4的耐压值均为630VDC或250VAC。 图2示出一种两级复合式EMI滤波器的内部电路,由于采用两级(亦称两节)滤波,因此滤除噪声的效果更佳。针对某些用户现场存在重复频率为几千赫兹的快速瞬态群脉冲干扰的问题,国内外还开发出群脉冲滤波器(亦称群脉冲对抗器),能对上述干扰起到抑制作用。

浅析频谱分析仪和EMI接收机

EMI接收机和频谱分析仪两种仪器主要不同点 随着电力电子技术的广泛应用,带来了很大的便利,但同时也带来了不容忽视的电磁干扰(EMI)问题,这就要求必须对EMI特性进行准确的测量,这对提高电力电子装置的电磁兼容性(EMC)具有重要意义。近几年,在整个电磁兼容测量技术及所属服务领域不断出现许多新的测试仪器和测试方法,最基本且有效的测试设备还是频谱分析仪和EMI接收机。 一:频谱分析仪 谈到测量电信号,电气工程师首先想到的可能就是示波器。示波器是一种将电压幅度随时间变化的规律显示出来的仪器,它相当于电气工程师的眼睛,使你能够看到线路中电流和电压的变化规律,从而掌握电路的工作状态。但是示波器并不是电磁干扰测量与诊断的理想工具。这是因为: (1)最关键的是动态范围,干扰频谱不同分量的差别有5个量级以上,需要100 dB以上的动态范围;而八位的示波器 仅有40 dB左右的动态范围,不能满足电磁干扰的测量要求。 (2)所有电磁兼容标准中的电磁干扰极限值都是在频域中定义的,而示波器显示出的是时域波形,因此测试得到的结 果无法直接与标准比较。为了将测试结果与标准相比较,必须将时域波形变换为频域频谱。 (3)电磁干扰相对于电路的工作信号往往都是较小的,并且电磁干扰的频率往往比信号高,而当一些幅度较低的高频 信号叠加在一个幅度较大的低频信号时,用示波器无法进行测量。 (4)示波器的灵敏度在毫伏级,而由天线接收到的电磁干扰的幅度通常为微伏级,因此示波器不能满足灵敏度的要 求。测量电磁干扰更合适的仪器是频谱分析仪,频谱分析仪是一种将电压幅度随频率变化的规律显示出来的仪器, 它显示的波形称为频谱。频谱分析仪克服了示波器在测量电磁干扰中的缺点,它能够精确测量各个频率上的干扰强 度。对于电磁干扰问题的分析而言,频谱分析仪是比示波器更有用的仪器,用频谱分析仪可以直接显示出信号的 各个频谱分量。 (5)1.1 频谱分析仪的原理 频谱分析仪是一台在一定频率范围内扫描接收的接收机,它的原理图如图1所示。 频谱分析仪采用频率扫描超外差的工作方式。混频器将天线上接收到的输入信号与本振产生的信号混频,当混频的频率等于中频时,这个信号可以通过中频放大器,被放大后,进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大,然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化,因此频谱分析仪在不同的时间输出的频率是不同的。当本振荡器的频率随着时间进行扫描时,屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度,将不同频率上信号的幅度记录下来,就得到了被测信号的频谱。根据这个频谱,就能够知道被测设备是否有超过标准规定的干扰发射,或产生干扰的信号频率是多少。 1.2 频谱仪的使用方法 要获得正确的测量结果,必须正确地操作频谱分析仪。本节简单介绍频谱分析仪的使用方法。正确使用频谱分析仪的关键是正确设置频谱分析仪的各个参数。下面解释频谱分析仪中主要参数的意义和设置方法。 (1)频率扫描范围 规定了频谱分析仪扫描频率的上限和下限。通过调整扫描频率范围,可以对感兴趣的频率进行细致的观察。在频率分辨率一定的情况下,扫描频率范围越宽,则扫描一遍所需要时间越长,频谱上各点的测量精度越低,因此,在可能的情况下,尽量使用较小的频率范围。在设置这个参数时,可以通过设置扫描开始频率和终止频率来确定,例如:startfrequency=l MHz,stop frequency=ll MHz。也可以通过设置扫描中心频率和频率范围来确定,例如:center frequency=6 MHz,span=10 MHz。这两种设置的结果是一样的。

反激式开关电源输出滤波电容器的选择

反激式开关电源输出滤波电容器的选择 陈永真 1.反激式开关电源输出整流滤波电路工作状态分析 反激式开关电源输出整流滤波电路原理上是最简单的。但是,由于反激式开关电源的能量传递必须通过变压器转换实现,变压器的初次级两侧的开关(MOSFET 或整流二极管)均工作在电流断续状态。在相同输出功率条件下,反激式开关电源的开关流过的电流峰值和有效值大于正激式、桥式、推挽式开关电源。为了获得更低的输出电压尖峰,通常的反激式开关电源工作在电感电流(变压器储能)断续状态,这就进一步增加了开关元件的电流额定。 开关电源的电路拓扑对输出整流滤波电容器影响也是非常大的,由于反激式开关电源的输出电流断续性,其交流分量需要由输出整流滤波电容器吸收,当电感电流断续时输出整流滤波电容器的需要吸收的纹波电流相对最大。 对应的输出整流二极管的电流波形如图1,输出滤波电容器的电流波形如图2。**2recM on O I t I T = 图1 反激式开关电源的输出整流二极管的电流波形 图2 输出滤波电容器的电流波形 由图1可以得到流过输出整流二极管电流峰值与平均值、有效值的关系为如下。 流过输出整流器的峰值电流与平均值电流的关系: 根据电荷相等,可以得到: **2recM on O I t I T = (1) 可以得到整流二极管电流的峰值: max 2D I I O recM ?= (2) 流过输出整流器的有效值电流与峰值电流的关系: 3*max D I I recM recrms = (3) 流过整流器的有效值电流与平均值电流的关系:

O recrms I D I *32max = (4) 式中:I recM 、I recrms 、I O 、D max 分别为流过输出整流器的峰值电流、有效值电流、平均值电流和输出整流二极管的最大导通占空比。 流过输出滤波电容器的电流有效值略小于流过输出整流器的有效值电流。 式(2)、(3)、(4)表明,随着输出整流器导通占空比的减小,相同输出电流平均值对应的峰值电流、有效值电流随占空比的减小而增加。 在大多数情况下,反激式开关电源工作在变压器电流临界或断续状态。在变压器电流临界状态下,初级侧开关管导通占空比与输出整流器导通占空比相加为1。 在大多数情况下,反激式开关电源的输出整流器的最大导通占空比约为0.5。这样,流过输出整流器的电流峰值与输出平均值电流之间的关系为: O O O recM I I D I I 45.022=?=?= (4) 有效值电流与输出电流平均值的关系为: O recM recM recrms I I I D I *631*35.0*3=== (5) 2.设计实例与分析 某反激式开关电源的技术参数为:电路图拓扑:反激式;输入电压:85V ac~264V ac 工作频率:65kHz ;输出:12V/5A ;纹波电压:50mV ;CLC 滤波。 (1)第一级滤波电容器的选择 对于输出电流5A 对应的峰值电流为20A 、有效值电流为14.14A ,其中大部分流入滤波电容器。按最高温度的纹波电流2倍选用电容器,滤波电容器的纹波电流之和至少要7A 。 25V/1000μF 低ESR 铝电解电容器的额定纹波电流约为1A ,需要7只并联。如果非要5只并联甚至4只并联,也是可以运行的,但是不具有长期可靠性。 25℃温度下,25V/1000μF 低ESR 铝电解电容器的ESR 约为0.09Ω。7只并联对应的ESR 为129mΩ、5只并联为180mΩ、4只并联为225mΩ。由电流变化在ESR 上产生的峰值电压分别为2.59V 、3.60V 、4.50V 。除此之外,滤波电容器的ESL 还会在整流二极管开通时由于电流的跃变而产生感生电势,这个感生电势同样会加到滤波电容器上,因此,滤波电容器上的峰值电压将不只是上述的2.59V 、3.60V 、4.50V 。其电压波形如图3。 图3 第一级滤波电容器的电压波形 很显然,2.59V 、3.60V 、4.50V 是不能满足设计要求的,需要在第一级滤波电容器后面加上一级LC 低通滤波器。 (2)第二极LC 低通滤波器的设计与参数选择

空气净化器传导骚扰EMI测量系统

传导统。使用EMI 接收导骚扰(E 一、测量 参考标准 设备名称 EMI 接收EM5080L 人工电源EM5040A 隔离变压EM5060 空气导骚扰(EMI)测用线路阻抗稳收机来测量频EMI)测量系统量设备选型:准:GB4343-2称 规收机 L/M/B 频 E E E 精 源网络 A/B 电最频9压器 最气净化测试系统,是稳定网络(LISN 频率与强度。统。 2009/EN5501规 格 频率: EM5080L:9kH EM5080M:9kH EM5080B:9kH 精度:≤1.5电源电压:2最大电流:1 频率范围: 9kHz-30MHz 最大功率:9器传导是对从连接在N/ISN)检测出通过相关标准4 家用电器、Hz-30MHz Hz-500MHz Hz-1GHz 5dB 240V 6A 900W 导骚扰在被测物上的出设置在电波准判定是否符、电动工具和备 注M5080L 度非常EM5040EM5040扰(EMI)的电缆中传递波屏蔽室内的符合要求。本和类似器具的注 L/M/B 系列为常快,传导测0A(有限幅器0B(有限幅器选件)测量系递的传导性噪的试验品的传本文为大家介的电磁兼容要为数字时域接量可在 1s 内器) 器且增加共差模(安全考虑系统 声强度的测试传导性骚扰信介绍一下空气要求。 接收机,扫描内完成。 模输出接口)) 试评价系信号,通过 气净化器传描速 )

二、典型的参考实验布置: 家用电器是我们常见的产品,下面以某厂家的空气净化器为例,研究测量时该如何布置,实现传导测量。空气净化器则属于不接地的非手持式器具。 (1)场地布置说明 ?参考接地平板至少超出受试器具边缘 0.5m,尺寸至少为 2m*2m ?器具应该放在水平金属接地平板上(参考接地平板),高度为 0.1mm±25%的非金属支撑隔开(例如 平板架) ?引线应该沿着受试器具向下至非金属支撑面高度水平地连接到 V 型人工电源网络,器具应与人工 电源网络之间的距离为 0.8m ?如果被测器具的电源引线超过连接到 V 型人工电源网络的所需长度,应该将超出 0.8m 的部分平 行于电源引线来回折叠形成一个长 0.3m-0.4m 的线束   (2)实测对比   下面以某客户的空气净化器为测量案例,分析在普通测量环境和实验室标准测量环境下的测试结果,判断测量结果是否具有一致性,在普通环境下是否能满足预测试要求。

开关电源EMI滤波器的正确选择与使用

开关电源EMI滤波器的正确选择与使用 1插入损耗和滤波电路的选择 在用户选择滤波器时,最关心插入损耗性能。但是,往往插入损耗相近的滤波器,在实际运用中效果相差甚远。究其主要原因是,相近插入损耗的滤波器可由不同的电路实现。这和理论分析是吻合的,因为插入损耗本身是个多解函数。 所以,选择滤波器时首先应选择适合你所用的滤波电路和插入损耗性能。要做到这一点,就要求了解所使用电源的等效噪声源阻抗和所需要对噪声的抑制能力。这符合“知己知彼,百战百殆”的客观规律。 那么滤波电路和电源等效噪声之间存在什么样的关系呢? 众所周知,EMI滤波器是由L、C构成的低通器件。为了在阻带内获得最大衰减,滤波器输入端和输出端的阻抗需与之连接的噪声源阻抗相反,即对低阻抗噪声源,滤波器需为高阻抗(大的串联电感);对高阻抗噪声源,滤波器就需为低阻抗(大的并联电容)。对于EMI滤波器,这些原则应用于共模和差模中。 如按此原则选用的滤波器,在实际运用中仍存在效果相差很多的现象,特别发生在重载和满载的情况下。造成这一问题的主要原因可能是滤波器中的电感器件在重载和满载时,产生饱和现象,致使电感量迅速下降,导致插入损耗性能大大变坏。其中尤以有差模电感的滤波器为多。因差模电感要流过电源火线或零线中的全部工作电流,如果差模电感设计不当,电流一大,就很容易饱和。当然也不排除共模扼流圈,因生产工艺水平较差,两个绕组不对称,造成在重载或满载时产生磁饱和的可能。 图1 共模滤波器模型 1.1.2差模滤波电路 由于开关电源的开关频率谐波噪声源阻抗为低阻抗,所以与之相对应的滤波器输出端应是高阻抗串联大电感LDM。 AC电网火线和零线之间是低阻抗,所以与之对应的滤波器输入端也应是高阻抗串联大电感LDM。如果想再进一步抑制差模噪声,可以在滤波器输入端并接线间电容CX1,条件是它的阻抗要比AC电网火线、零线之间的阻抗还要低得多。 开关电源工频谐波噪声源阻抗是高阻抗,所以与之相对应的滤波器输出端应是低阻抗并联大电容CX2。 合成的差模滤波电路参见图2。 最后,完整的共、差模滤波电路参见图3。

开关电源AC和DC的输入滤波电路原理

开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。以下是开关电源AC和DC的输入滤波电路原理: 1、AC输入整流滤波电路原理: ①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、 F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。 2、DC输入滤波电路原理: ①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容,L2、L3为差模电感。 ②在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。

罗德与施瓦茨- ESCI 认证级EMI测试接收机功能介绍

韦风一五九一九九八九三九七 ESCI 认证级EMI测试接收机 符合CISPR16-1-1对准峰值检波器的脉冲加权 时域分析,例如测量喀呖声干扰 符合CISPR的EMI测量带宽:200Hz,9kHz,120kHz,1MHz 内置11个预选滤波器和20dB的前置放大器 应用 EMI测试接收机:ESCI 适合于所有民品标准认证测试的EMI测试接收机 EMI测试接收机ESCI为具有频谱分析仪平台的EMI 测试接收机系列中增添了一款顶级仪器。ESCI完全符合CISPR16-1-1。该仪器的工作频率范围为9kHz ~ 3GHz,并且配有一个21厘米TFT彩色显示器。EMI测试接收机ESCI 依照所有民用标准进行电磁发射测量,并且将多种类型的仪器集于一身。 产品特性 1. 卓越的测试接收机特性,适用于所有商业EMI要求,如CISPR、EN、ETS、FCC、ANSI、C63.4、VCCI和VDE; 2. 峰值(最大、最小)、准峰值、均方根、CISPR平均、平均检波器(最多可同时使用三个检波器); 3. 各个检波器可以用条形图显示,带峰值保持指示; 4. 符合CISPR16-1-1对准峰值检波器的脉冲加权; 5. 时域分析,例如测量喀呖声干扰; 6. 符合CISPR的EMI测量带宽:200Hz,9kHz,120kHz,1MHz; 7. 内置11个预选滤波器和20dB的前置放大器; 8. 脉冲保护型射频输入; 9. 传感器、探头和天线等附件的电源; 10. 过载指示; 11. 内置AF解调器; 12. 明亮的21厘米TFT彩色显示屏; 13. 强大的固化软件功能; 14. 高测量速度; 15. 频谱分析平台。

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