開關(guān)電源直流EMI濾波器的設(shè)計(jì)探討

解洪超

摘要：在現(xiàn)代生活中，開關(guān)電源發(fā)揮著重要的作用。為了保證開關(guān)電源的正常使用，需要應(yīng)用到直流EMI濾波器。由于傳統(tǒng)技術(shù)方法的限制，現(xiàn)有的EMI濾波器在性能方面逐漸無(wú)法滿足人們的需求。為了推動(dòng)開關(guān)電源的應(yīng)用和發(fā)展，本文通過分析EMI濾波器在開關(guān)電源中的應(yīng)用，研究了開關(guān)電源直流EMI濾波器的設(shè)計(jì)要求。以此為基礎(chǔ)，本文結(jié)合時(shí)代技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)，對(duì)開關(guān)電源直流EMI濾波器的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了研究，并對(duì)其中的參數(shù)設(shè)定等進(jìn)行了探討。這些研究對(duì)開關(guān)電源的應(yīng)用和EMI濾波器的發(fā)展有著重要的意義，有很好的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；EMI濾波器；輸出阻抗

引言

開關(guān)電源作為一種重要的電能轉(zhuǎn)換裝置，在現(xiàn)代生活中扮演著重要的角色。由于開關(guān)電源功能的需求，人們?cè)谑褂瞄_關(guān)電源的過程中，需要同時(shí)使用EMI濾波器。因此，長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)EMI濾波器的研究發(fā)展都十分重視。經(jīng)過多年發(fā)展，我國(guó)在EMI濾波器研究方面取得了比較好的成果，對(duì)開關(guān)電源的應(yīng)用和發(fā)展有著重要的意義。

隨著時(shí)代的發(fā)展，新技術(shù)在越來(lái)越多的行業(yè)中得到了應(yīng)用。人們也對(duì)傳統(tǒng)的技術(shù)設(shè)備提出了新的要求。我國(guó)現(xiàn)有的EMI濾波器在濾波性能等方面已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足人們的需求。為了推動(dòng)開關(guān)電源和EMI濾波器的未來(lái)發(fā)展，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上推動(dòng)新型EMI濾波器的設(shè)計(jì)逐漸成為了熱門研究課題。

本文擬通過分析EMI濾波器的應(yīng)用價(jià)值和功能需求，對(duì)新型EMI濾波器的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行研究探討。

一、開關(guān)電源與直流EMI濾波器

直流EMI濾波器的應(yīng)用對(duì)開關(guān)電源有著重要的意義。為了滿足開關(guān)電源對(duì)EMI濾波器提出的新的功能要求，需要分析EMI濾波器的在開關(guān)電源中的功能應(yīng)用。

1.1 EMI濾波器在開關(guān)電源中的應(yīng)用

開關(guān)電源又被稱為開關(guān)模式電源、交換式電源、開關(guān)變換器等，其是一種高頻華電能轉(zhuǎn)換裝置，基本功能是將標(biāo)準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換成用戶所需要的電壓或者電流等。由于其功能特點(diǎn)，其內(nèi)部一般包含不同形式的架構(gòu)。由于目前的電網(wǎng)廣泛采用交流電，而許多電器則主要使用直流電。所以開關(guān)電源一般都具有將交流電輸出為直流電的功能。

與傳統(tǒng)的電源相比，開關(guān)電源存在著高效率、小體積等優(yōu)點(diǎn)。但由于其工作特點(diǎn)，其內(nèi)部晶體管需要進(jìn)行頻繁的切換工作。在此過程中，開關(guān)電源會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲和電磁干擾。如果不加入EMI濾波器，則會(huì)直接影響到其它電器的使用。

EMI濾波器全稱為電磁干擾濾波器，屬于低通濾波器的一種。目前EMI濾波器的設(shè)計(jì)發(fā)展已經(jīng)比較成熟，常用的EMI濾波器通常采用串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器組成，基本功能是允許設(shè)備正常工作時(shí)的頻率信號(hào)進(jìn)入設(shè)備，而對(duì)干擾信號(hào)有比較大的阻礙作用?？紤]到電網(wǎng)交流電的頻率比較低，因此EMI濾波器通常都被設(shè)計(jì)為低通濾波器。

EMI濾波器的應(yīng)用可以有效消除開關(guān)電源在應(yīng)用過程中產(chǎn)生的電磁干擾問題，對(duì)于提高開關(guān)電源的功率因數(shù)等也有很重要的作用。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)開關(guān)電源直流EMI濾波器提出了新的設(shè)計(jì)要求。

1.2 開關(guān)電源直流EMI濾波器設(shè)計(jì)要求分析

目前人們對(duì)開關(guān)電源直流EMI濾波器的設(shè)計(jì)要求主要包括：

首先，直流EMI濾波器不能夠?qū)﹄娫吹呢?fù)荷能力產(chǎn)生比較大的影響。EMI濾波器在應(yīng)用的過程中，本身就會(huì)消耗一定的電能。如果濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)直接影響到開關(guān)電源的電能供應(yīng)。因此，人們需要EMI濾波器在保證濾波功能的同時(shí)，不會(huì)明顯影響到開關(guān)電源的負(fù)荷。

其次，直流EMI濾波器對(duì)于直流分量的通過率要盡量提高。EMI濾波器應(yīng)用的初衷是保證直流分量的通過，同時(shí)濾除高頻的干擾信號(hào)。但由于傳統(tǒng)技術(shù)方法的不完善，現(xiàn)有的EMI濾波器在應(yīng)用過程中會(huì)導(dǎo)致部分直流分量的損耗。因此，新型的EMI濾波器應(yīng)當(dāng)盡量克服該方面的缺陷。

最后，應(yīng)當(dāng)努力提高直流EMI濾波器的濾波性能。部分EMI濾波器為了減小對(duì)開關(guān)電源的負(fù)荷的影響，也為了保證直流分量的通過，犧牲了部分的濾波性能。該類濾波器在應(yīng)用的過程中依舊會(huì)對(duì)電器產(chǎn)生一定的干擾。因此，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步提升EMI濾波器的濾波性能。

二、基于二端口網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)電源直流EMI濾波器設(shè)計(jì)

為了滿足開關(guān)電源的未來(lái)發(fā)展需要，本文通過分析多方資料，設(shè)計(jì)了一種基于二端口網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)電源直流EMI濾波器，并對(duì)濾波器中的參數(shù)設(shè)定進(jìn)行了研究。

2.1 開關(guān)電源直流EMI濾波器的設(shè)計(jì)

目前，開關(guān)電源的種類已經(jīng)比較豐富，包括單橋式、推挽式、全橋式等等。不同的開關(guān)電源的工作特點(diǎn)有所區(qū)別。但在EMI濾波器的應(yīng)用方面，開關(guān)電源的原理則比較相似，如圖1所示：

在新型EMI濾波器的設(shè)計(jì)中，為了保證良好的濾波效果，需要盡可能地減小濾波器的輸入導(dǎo)納和輸出阻抗等。在理想情況下，需要兩者為0。為了保證低頻電流的通過性和阻止高頻信號(hào)，濾波器的反向電流增益和正向電流增壓應(yīng)盡可能地高。在設(shè)計(jì)過程中，需要其保持為1。

通過上述結(jié)構(gòu)的選擇，即可實(shí)現(xiàn)高效直流EMI濾波器的初步設(shè)計(jì)工作。進(jìn)一步的設(shè)計(jì)需要完成其內(nèi)部的參數(shù)設(shè)定。

2.2 開關(guān)電源直流EMI濾波器的參數(shù)設(shè)定

參數(shù)的設(shè)定也是影響到EMI濾波器濾波性能的重要因素。為了保證新型EMI濾波器的工作效率，本文通過分析相關(guān)資料，對(duì)EMI濾波器的參數(shù)設(shè)定工作進(jìn)行了研究。

在EMI濾波器的參數(shù)設(shè)定中，主要需要考慮到的技術(shù)參數(shù)包括額定電壓、電流、測(cè)試電壓、直流電阻、插入損耗等等。這些參數(shù)對(duì)于EMI濾波器的濾波性能都有比較大的影響，特別是插入損耗。插入損耗是決定濾波器工作性能的主要指標(biāo)。因此，插入損耗的測(cè)量和設(shè)定等一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)。

為了滿足新型EMI濾波器插入損耗測(cè)量的需求，可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路，分別測(cè)試濾波器在插入前后的負(fù)載上的噪聲降壓。再通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析等，即可得到需要的插入損耗曲線。

三、結(jié)束語(yǔ)

EMI濾波器的應(yīng)用對(duì)開關(guān)電源的發(fā)展有著重要的意義。本文通過分析EMI濾波器在開關(guān)電源中的應(yīng)用功能，對(duì)其設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了研究。以此為基礎(chǔ)，本文結(jié)合時(shí)代技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)，對(duì)基于二端口網(wǎng)絡(luò)的直流EMI濾波器的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了分析，對(duì)其中的參數(shù)設(shè)定進(jìn)行了探討。這些研究對(duì)EMI濾波器的應(yīng)用和開關(guān)電源的發(fā)展有很好的幫助。

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