一种新型无源EMI滤波器寄生参数消除技术

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EMI控制技术简介

EMI控制技术简介

1、EMI 的产生及抑制原理EMI 的产生是由于电磁干扰源通过耦合路径将能量传递给敏感系统造成的。

它包括经由导线或公共地线的传导、通过空间辐射或通过近场耦合三种基本形式。

EMI 的危害表现为降低传输信号质量,对电路或设备造成干扰甚至破坏,使设备不能满足电磁兼容标准所规定的技术指标要求。

为抑制EMI,数字电路的EMI 设计应按下列原则进行:* 根据相关EMC/EMI 技术规范,将指标分解到单板电路,分级控制。

* 从EMI 的三要素即干扰源、能量耦合途径和敏感系统这三个方面来控制,使电路有平坦的频响,保证电路正常、稳定工作。

* 从设备前端设计入手,关注EMC/EMI 设计,降低设计成本。

2、数字电路PCB 的EMI 控制技术在处理各种形式的EMI 时,必须具体问题具体分析。

在数字电路的PCB 设计中,可以从下列几个方面进行EMI 控制。

2.1 器件选型在进行EMI 设计时,首先要考虑选用器件的速率。

任何电路,如果把上升时间为5ns 的器件换成上升时间为2.5ns 的器件,EMI 会提高约4倍。

EMI 的辐射强度与频率的平方成正比,最高EMI 频率(fknee)也称为EMI 发射带宽,它是信号上升时间而不是信号频率的函数:fknee =0.35/Tr (其中Tr 为器件的信号上升时间)这种辐射型EMI 的频率范围为30MHz 到几个GHz,在这个频段上,波长很短,电路板上即使非常短的布线也可能成为发射天线。

当EMI 较高时,电路容易丧失正常的功能。

因此,在器件选型上,在保证电路性能要求的前提下,应尽量使用低速芯片,采用合适的驱动/接收电路。

另外,由于器件的引线管脚都具有寄生电感和寄生电容,因此在高速设计中,器件封装形式对信号的影响也是不可忽视的,因为它也是产生EMI 辐射的重要因素。

一般地,贴片器件的寄生参数小于插装器件,BGA 封装的寄生参数小于QFP 封装。

2.2 连接器的选择与信号端子定义连接器是高速信号传输的关键环节,也是易产生EMI 的薄弱环节。

EMI电源滤波器基本知识介绍

EMI电源滤波器基本知识介绍

EMI电源滤波器基本知识介绍电磁干扰(EMI)电源滤波器(以下简称滤波器)是由电感、电容组成的无源器件。

实际上它起两个低通滤波器的作用,一个衰减共模干扰另一个衰减差模干扰。

它能在阻带(通常大于10KHz)范围内衰减射频能量而让工频无衰减或很少衰减地通过。

EMI电源滤波器是电子设备设计工程师控制传导干扰和辐射电磁干扰的首选工具(一)EMI电源滤波器部分技术参数简介ﻭ插入损耗ﻭ滤波器的插入损耗是不加滤波器时从噪声源传递到负载的噪声电压与接入滤波器时负载上的噪声电压之比。

插入损耗衡量EMI电源滤波器电性能的重要参数,用下式表示:EoIL=20log---ﻭE式中:Eo------不加滤波器时,负载上的干扰噪声电平。

ﻭ E ------接入滤波器后,同一负载上的干扰噪声电平。

干扰方式有共模干扰和差模干扰两种,其定义为:共模干扰:叠加于火线(P)、零线(N)和地线(E)之间的干扰电压。

ﻭ差模干扰:叠加于火线(P)和零线(N)之间的干扰电压。

ﻭ因此插入损耗又分为共模插入损耗和差模插入损耗,插入损耗的测试原理图如下:ﻭ泄漏电流:滤波器的泄漏电流是指在250VAC的电压下,火线和零线与外壳间流过的电流。

它主要取决于滤波器中的共模电容。

从插入损ﻭ耗考虑,共模电容越大,电性能越好,此时,漏电流也越大。

但从安全方面考虑,泄漏电流又不能过大,否则不符合安全标准要求。

尤其是一些医疗保健设备,要求泄漏电流尽可能小。

因此,要根据具体设备要求来确定共模电容的容量。

泄漏电流测试电路如下所示ﻭ耐压测试ﻭ为确保(交流)电源滤波器的质量,出厂前全部进行耐压测试。

测试标准为:ﻭ火线与地线(或零线与地线)之间施加频率为50Hz的1500VAC高压,时间一分钟,不发生放电现象和咝咝声。

ﻭ火线与零线之间施加1450V直流高压,时间一分钟,不发生放电现象和咝咝声(二) EMI电源滤波器的选用根据设备的额定工作电压、额定工作电流和工作频率来确定滤波器的类型。

一种PCB的寄生参数提取模型及优化设计

一种PCB的寄生参数提取模型及优化设计

一种PCB的寄生参数提取模型及优化设计倪勇;徐振;陈沉【摘要】为改善印刷电路板线路的电磁干扰性能,提出了一种半桥准谐振变换器印刷电路板寄生参数的提取及优化的方法;该方法主要分析了此类印刷电路板设计中,如何采取合理地进行布局和正确地设置平行线的间距与线宽,隔离噪音敏感的组件,以减少电磁干扰,并通过仿真确保电路的物理结果与原理设计的一致性;仿真结果验证了该分析方法能够有效地降低半桥准谐振变换器印刷电路板上的电磁干扰噪声水平,从而可以缩短设计周期并提高产品的质量.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2010(018)003【总页数】6页(P677-681,684)【关键词】EMI;寄生参数;PCB设计【作者】倪勇;徐振;陈沉【作者单位】浙江工业大学,信息学院,浙江,杭州,310004;浙江机电职业技术学院,电子信息工程系,浙江,杭州,310053;浙江机电职业技术学院,电子信息工程系,浙江,杭州,310053;浙江机电职业技术学院,电子信息工程系,浙江,杭州,310053【正文语种】中文【中图分类】TN972+.10 引言为了进行PCB的EMC优化设计,首先需要得到PCB的电气参数以及印制导线的走线情况,然后才能用寄生参数计算软件建立模型和提取寄生参数[1]。

在建立了精确的电气模型后,使用美国Cadence公司软件包可以计算得到各种电气参数,包括印制导线的电阻、电感、电容矩阵和变压器、电感的杂散参数,并且能把制版、参数提取和EMC仿真等功能集合在一起。

利用Cadence软件的强大的电路辅助设计和寄生参数提取功能可以方便地得到PCB上印制导线的电感、电容以及阻抗矩阵这些寄生参数,然后再利用它的电磁兼容仿真工具对包含这些寄生参数的电路进行仿真,就可以得到在这种PCB布局下的开关电源的噪声情况[2]。

修改布线,可以得到在新的PCB布局下的噪声情况。

在进行多次比较和分析的基础上,能够判断得到对于特定拓扑的变换器的主要电磁干扰源,这样在布线的时候,就可以利用这些结论进行最优布线。

EMI滤波器设计及高频寄生参数消除

EMI滤波器设计及高频寄生参数消除

EMI滤波器设计及高频寄生参数消除
吴航;钟其水;张艳杰
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2015(049)011
【摘要】在开关电源类产品的传导型电磁干扰(EMI)抑制方面,电源输入端口加装EMI滤波器是一种行之有效的方法.这里阐述了EMI滤波器的性能指标和基本设计方法,分析了无源元件的高频模型,对寄生效应进行了消除.利用PSpice软件,分析寄生参数对滤波器性能的影响,验证所提方法对滤波器优化的实际效果.为开关电源EMI滤波器的优化设计提供借鉴.
【总页数】4页(P96-99)
【作者】吴航;钟其水;张艳杰
【作者单位】电子科技大学,航天航空学院,四川成都611731;电子科技大学,航天航空学院,四川成都611731;电子科技大学,航天航空学院,四川成都611731
【正文语种】中文
【中图分类】TN713+.8
【相关文献】
1.基于共模扼流圈高频模型的rBoost PFC的EMI滤波器设计 [J], 陈浩;胡耀威;王磊;陈冬冬;陈国柱
2.基于“负参数”理论的EMI滤波器寄生参数的双重消除 [J], 王世山;朱叶;崔永生
3.基于极低寄生参数SiC模块的传导EMI噪声抑制 [J], 李宇雄;陈材;康勇
4.EMI滤波器高频寄生参数分析 [J], 杨玉岗;许平静
5.一种新型无源EMI滤波器寄生参数消除技术 [J], 付兴武;李堂武;李龙;杨学鹏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

EMI无源滤波器设计

EMI无源滤波器设计
述E MI 滤波 器的 特征 。
( a )插 入滤 波器 前
( b )插入 滤 波器 后
图 1插 入损 耗示 意图
图 中参 数 定义 : U s( 噪声源 ) , Z s( 源阻抗 ) , Z l ( 电网阻抗 ) ,
U 1( 没有 接入滤 波器 时噪声源对 电网 的干扰 电压 ) , U1( 接 入
1 E Ml 滤波 器 的性 能指标
E Ml 滤 波 器 的 主要 技 术 ' 1 t i l i 参 数 有 阻 抗 匹配 、 插入损耗、 绝缘 电阻、 额定 电 流 、 泄露 电 流 以及 无论 尺寸 、 环境、 机械 和 可靠 性 。 其 中




评价 电磁干扰滤波器优劣最主要的指标便是插入损耗的参数 , 漏电
电 容 的 引线 是影 响 流值 应 小于 3 5 mA, 否 则将 危 及 人身 安 全 ; 而 在 可移 动 设备 上 的滤 可 以 通 过选 择 特 殊结 构 或 材 料 的 电容 来 解 决 。 也 是 最 容易 忽 视 的 问题 。 电 容的 引线 长 波 器的 最 大漏 电 流 为 I mA 。 对 于 交流 E MI 滤 波器 来说 , 泄漏 电流 与 高 频性 能 的 重要 因素 之一 , 引 线 越长 , 等效 串联 电 电 网的 电压 和 频率 成 正 比。 对 于 直流 E MI 滤 波器 , 所 采 用的 标准 中 度 就是 影 晌 等效 串 联 电感 的 一个 重 要参 数 , 规 定共模 电容 的 取值 为 0 . 0 7 5 u F / k W。
一 U ̄
=Байду номын сангаас
耗 的理论值 。 为 了进一步 研究滤 波器的插 入损耗 , 表 征 滤 波器的性能 , 在 此 引 入 二 端 口网 络 理论 , 二端口网络如图 2

EMI无源滤波器高频特性及其改善方法的研究

EMI无源滤波器高频特性及其改善方法的研究
Ab ta tT e in hg ef r n e E l rt i p p ra ay e h f c f l r S sr y p rme e i h g r— sr c : o d sg i h p roma c MIf t , s a e n lz st e ef to t ’ ta a a t rOl i h f ie h e i f e e q e c h r ce s c a d b i s a h g r q e c d lo e d  ̄ ru i]no e a c r i g t h h r c e si ft e e・ u n y c a a tr t n u l i h f u n y mo e f h i b e t i i d e t a l d c o d n o t e c a a tr t o h l i c
b n s e y s i l i g a d dsr u i g e p r st a a l r d mi o e fc alb l n td b sn q ia e t e mi ih d b h e dn n i i t . a a i c p r mee o n f tC l e ei a e y u i g e u v l n t b n Th i e mi c ru t h o " h s meh d C l mp o e h f tr S i h i q eIy h r ce it .1 p o i e me h p z s n i i c t e u . e e T to s dl i r v t e ie ’ h g f u t c a a trsi 1 l r vd d l ' e c c e to d ly a i o t n l n i r , me t ft eh g r q e c o f c ff tr Sp r st a mn t r o t er s l ft e r mp r t e i mp o ̄ a r o e n ih fe a n y d mi o ef to l ’ a a i c p r e e sf m h e u t o oy o h r a e i e i r s h a a y i a d e p r n .h s t o n o cu in p o i e a n l ss n x e i me t e e me h d a d c n lso r vd n i T mme ic u d n e t e in EMIf t r d a y g i a c od sg l . i e

【项目】台达电力电子科教发展计划资助项目

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简述一款EMI滤波器的设计

简述一款EMI滤波器的设计摘要:本文介绍了一款EMI滤波器电路,包括电路设计的原理,整体构架、电路的组成、特点及关键问题的解决等。

关键词:EMI;滤波器;混合集成1.概述某型号弹上装置的研究需要一款EMI滤波器电路,用于整机的滤波部位,在整机中提供电源滤波。

基于此需求,我们公司研制了一款实用的EMI滤波器电路。

本文详细介绍了该EMI滤波器电路的设计。

2.主要性能指标及外形尺寸2.1主要性能指标1.输入电压:0V~40V2.输入电流:0A~7A3.输出电流:0A~7A4.输出压降:小于等于0.6V(@7A)5.插入损耗:大于等于35dB(@500kHz~10MHz);6.绝缘电阻:不小于100MΩ(@250V DC)7.工作温度范围:-55℃ ~+125℃8.贮存温度范围:-65℃ ~+150℃2.2 外形尺寸该电路采用厚膜混合集成工艺,双列直插式金属外壳平行缝焊封装,严格按混合集成电路通用规范中的要求来设计产品的外壳尺寸:53×28×10mm33.设计与方案确定3.1 整体框架设计产品在设计初期首先与用户进行了充分的沟通,全面了解了用户对产品电性能指标、外形结构要求以及产品的实际使用环境和工作状态。

本产品的设计遵循可靠、够用、简洁、易用的原则,在全面满足用户提出的性能指标的前提下,产品的可靠性,优良的抗振能力、必要的降额设计及良好的热设计思想贯穿于整个设计中,集中保证了产品的高可靠性。

通过共模和差模滤波模式,实现设计要求。

3.2工作原理及电路设计该产品电路原理图见图1。

图1 电路原理图图中L1、L2为共模扼流圈,它是由绕在同一磁环上的两组独立线圈构成,也可以称为共模电感线圈,两个线圈绕制的圈数要一样,绕制方向相反。

具体工作原理为:电源滤波器是由电感和电容组成的低通滤波电路所构成,它允许直流电流通过,对频率较高的干扰信号则有较大的衰减。

由于干扰信号有差模和共模两种,因此该电源滤波器对这两种干扰都具有衰减作用。

EMI(1级2级)滤波器设计方法

N N
电压法:双LISN法,差共摸分离器 80dB
差模噪声
共模噪声
7
确定所需的插入损耗
原始差模噪声
105 100
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DM limitpk
80
60
40 20 20 5 110 150 10 3 1106 1107 1108 100 10 6 80 60 80
滤波器所需的差模插入损耗
f1 f2
4) 一阶差模EMI滤波器的转折频率 fcdm为:
Vdmreq 60
-60dB/Dec 150kHz fcdm
所需要的IL(或) 所需要的IL
200
f cdm 10
fTdm 4.74kHz
100
0
5) 由fcdm选取Cx1, Cx2及 Ldm :
100 1 ´10
3
100 200
电应力
效率/功率密度
温升规范
EMI规范
3
二、EMI滤波器理想参数设计
4
滤波器插入损耗IL的定义
在滤波器的设计中,通常用插入损耗来反映使用该滤波 器和未使用前信号功率的损失和衰减程度。插入损耗越大, 表示衰减越多,滤波器的效果越好。
50
+
50 v
50
+
50 滤波器 v
v1
-
v2
-
插入损耗:
0
100 200
100
1 ´10
3
1 ´10
4
1 ´10
5
1 ´10
6
1 ´10
7
1 ´10
8
ff
VdmIL 90.149dB @ f 150kHz

开关电源EMI滤波器原理与设计


02
EMI滤波器的工作原 理
EMI滤波器的电路组成
EMI滤波器通常由电感、电容和电阻等元件组成,根据需要还可以加入铁氧体磁 珠、二极管等其他元件。其中,电感和电容的作用是阻止特定频率的电磁波通过 ,而电阻则可以吸收电磁波的能量。
EMI滤波器的电路设计需要根据开关电源的工作频率、电磁干扰的频率和幅度、 以及所需的滤波效果等因素来确定元件的参数和电路结构。
利用仿真软件对所设计 的滤波器电路进行仿真 验证,确保其性能指标 符合要求。
将所设计的滤波器电路 制作成样品,并进行测 试,确保其实际性能符 合设计要求。
参数选择与Leabharlann 算确定插入损耗插入损耗是指滤波器插入前后信 号电平的差值,是衡量滤波器性 能的重要指标之一。插入损耗的 计算方法包括频域法和时域法等
EMI滤波器的频带宽度表示其 能够抑制的电磁波频率范围。 频带越窄,表示滤波器对电磁 波的抑制效果越集中;频带越 宽,表示滤波器对电磁波的抑 制效果越广泛。
EMI滤波器的耐压等级表示其 能够承受的最大电压。在选择 滤波器时,需要根据开关电源 的最大输出电压来确定耐压等 级。
03
EMI滤波器的设计方 法
方法
根据电源的特性,选择合 适的EMI滤波器器件,包 括电容器、电感器、二极 管等,进行电路设计。
结果
通过优化设计,有效地降 低了电源的电磁干扰,提 高了电源的稳定性和可靠 性。
案例二
1 2 3
背景
某复杂电路板在运行过程中出现了信号失真和噪 声干扰问题,需要进行EMI滤波器优化设计。
方法
对电路板进行电磁兼容性分析,找出电磁干扰的 主要来源,选择合适的EMI滤波器器件和电路拓 扑结构,进行优化设计。
VS
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A n e w t e c h no l o g y i s b a s e d o n t h e e l i mi na t i o n o f p a r a s i t i c pa s s i v e EM I il f t e r
F U Xi n g —WU, L I T a n g — WU, L I l o n g, YANG Xu e -p e n g
验证 , 分析结果表明该设计能够减小滤波器 电路 的无源元件体积, 且能较大幅度 降低 电路的寄 生参数, 电容器 的高 频性 能得 到 明显 改善。 关键 词 : E M I 滤 波器 ; 寄 生参数 ; 插入 损耗 ; 仿 真 中图分 类号 : T N 9 1 1 . 7 文献标 识码 : A D OI 编码 : 1 0 . 1 4 0 1 6 / j . c n k i . i g z z . 2 0 1 5 . 0 2 . 0 8 4
r 1 . F a c u l t y o f E l e c t i r c a l a n d C o n t r o l E n g i n e e r i n g , L i a o n i n g T e c h n i c a l U n i v e r s t y , H u l u d a o L i a o n i n g 1 2 5 1 0 5 , C h i n a ; 、
付 兴 武 , 李 堂 武 , 李 龙 , 杨 学鹏
厂 1 . 辽宁工程技术大 学 电气与控制 工程 学院, 辽宁 葫芦 岛 1 2 5 1 0 5 ; 、 2 . 中国南车株洲 电力机车研 究所有 限公 司, 湖南 株洲 4 1 2 0 0 1 /
摘 要 : 为提 高开关 电源 的功 率 密度 , 提 高 开 关 电源 的工 作 频 率和 减 小 开关 电源 的体 积 , 但 开 关 电源 中寄
s u p p l y a n d r e d u c e t h e s i z e o f t h e s w i t c h i n g p o we r s u p p l y . B u t t h e l a r g e r i mp a c t o f p a r a s i t i c s w i t c h i n g p o w e r s u p p l y c i r —

Ab s t r a c t : To i mp r o v e t he s wi t c h i n g po we r s u p pl y p o we r d e n s i t y,i mp r o v e o p e r a t i n g f r e q ue nc y s wi t c h i n g p o we r
2 . Z h o c o m 0 t i v e R e s e a r c h I n s t i t u t e C 。 . L t d , Z h u z h 。 u , H u n a n 4 1 2 0 0 1 , C h i n a
生参 数对 电路 的高 频特 性影 响较 大 , 设 计 了一种 新型 的 同时消 除寄 生 电感 和 寄生 电容 的“ 消 除器 ” . 以消除 电容 器 的寄生 电感和 寄 生 电容 的 影响 , 对 消 除器寄 生参 数进 行分 析计 算 , 并用 P s p i c e软 件 对其 电路 进 行 仿真 和 实验
c u i t f o r h i g h一  ̄e q ue n c y c ha r a c t e r i s t i c s , S O t h e pa p e r d e s i g n e d a ne w t y p e o f wh i l e e l i mi n a t i n g t he p a r a s i t i c i n d u c t a nc e a n d p a r a s i t i c c a p a c i t a n c e” e l i mi n a t o r ”i n o r d e r t o e l i mi n a t e t he p a r a s i t i c i n d u c t a n c e o f t h e c a pa c i t o r a n d i n lu f e n c e o f pa r a s i t i c c a p a c i t a nc e, .T h e e l i mi n a t i o n o f p a r a s i t i c p a r a me t e r s a na l y z e d a n d c a l c u l a t e d,a nd i t s c i r c u i t s i mu l a t i o n u s i n g Ps p i c e s o f t wa r e,a n a l y s i s a n d e x p e ime r n t a l v e if r i c a t i o n s h o we d t h a t t h e p a s s i v e c o mp o ne n t s d e s i g ne d t o r e d u c e t h e v o l -
付兴 武等 : 一 种新 型无 源 E MI 滤 波器 寄生 参数 消除技 术 《 激光 杂志 } 2 0 1 5年第 3 6卷 第 2期 L A S E R J O U R N A L ( V o 1 . 3 6 . N o . 2 . 2 0 1 5 )

种新型 无源 E MI 滤 波器 寄 生 参 数 消 除 技 术
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