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【48812】工程师笔记 高频共模电流、电压和阻抗的丈量 —— 以反激变换器为例?


时间: 2024-04-16 07:32:29

作者: 安博电竞怎么样安全吗

  实践上,变换器作业的时分,电路中会有发生高频的dv/dt节点和di/dt环路,终究在变换器的输入和输出端之间构成一个高频的共模电压VA(如图1所示),而变换器的输入与输出线相当于一对双极天线(Dipole Antenna)。这个高频的共模电压会在输入、输出线上鼓励出高频的共模电流iA,并以电磁场的方式向外辐射能量。因而,如图1所示,按照戴维南定理,变换器的辐射模型可以简化成一个电压源及其串联的阻抗。

  因而,假如想精确构建辐射模型并猜测辐射EMI,有必要知道模型中的要害参数,包含噪声源VS,鼓励电压VA,鼓励出的电流iA,源阻抗RS、XS,以及天线阻抗等。

  如图2所示,天线的能量可以当作以下几部分:一部分在南北极之间彼此转化,并不辐射到空间去,这部分无功对应的阻抗可以用jXA表明;一部分是发射出去的能量,用Rr来表明;终究一部分是天线上的电流在其自身电阻上发生的损耗,以Rl表明。由此,如图2右侧所示,在考虑天线的阻抗后,全体的辐射EMI模型就得到了。由此,咱们将一个电磁场的模型转化成了一个电路模型,为工程师剖析EMI问题供给了很大的便当。

  终究,在辐射EMI丈量中,实践测到的是变换器在必定间隔外的某点发生的电磁场强度。以电场为例,在间隔变换器为r的方位,电场强度的最大值Emax可以由(1)式得到:

  其间,VS代表噪声源,η为波阻抗,D为方向性,表明该方向上的上限功率密度与半径为r的球面均匀功率密度之比,可以终究靠丈量或许仿真得到。

  因而,咱们咱们可以看出,想猜测辐射的终究成果,咱们需求得到精确的噪声电压,共模电流以及阻抗。

  在共模途径上,原边主要有共模滤波器,整流桥,电解电容等;共模电流经过变压器流到副边,并流到输出线上。其间,整流桥的结电容在高频的时分阻抗很小,根本可以以为是短路;输入及输出的电解电容的阻抗也很小,高频的时分也可以以为短路。因而,输入线和输出线可以以为是电路中的两个节点(图中的b点与a点),并得到如图3右图所示的等效模型。其间VCM为等效的噪声电压源,咱们会在下一节中详细剖析,ZCMTrans和ZCMConv别离代表变压器共模阻抗和回路上其他元件(如PCB走线,滤波器等)的共模阻抗。从图中可以精确的看出,输入输出线上同方向的电流即为要测的共模电流ICM。

  图4即为共模电流的传统测法:高频电流钳一起钳住输入的前方与零线,并经过同轴线衔接至频谱剖析仪,得到共模电流的频谱。但是,这个丈量方法会有两个差错。

  其一在于,作业中的变换器与同轴线之间会有耦合(包含经过dv/dt节点与同轴线之间的电场耦合,以及变换器与大地之间的di/dt环路与同轴线之间的磁场耦合),会引进丈量差错。图5中的a图剖析了电场耦合发生的差错;其二在于,输入线的接地阻抗(Zg),即零线与大地之间的阻抗,是跟着环境改变的,这个阻抗回路会对共模电流起到分流的效果,导致在不同环境下测验成果不一致,如图5中的b图所示。

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