CN109450236A - 一种emi阻尼滤波电路及滤波方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种EMI阻尼滤波电路及滤波方法,包括共模滤波电路和差模滤波电路,所述共模滤波电路包括共模电感L1和共模电容C4、C5;所述共模电感L1的同名输入端与电源输入端相连,其输出端与差模滤波电路相连;所述共模电容C4和C5串联接到系统输出正端和输出负端,共模电容C4和C5的中间连接端接外壳地;所述差模滤波电路的输入端与共模电感L1的输出端相连,差模滤波电路的输出端与系统输出端相连。本发明电路结构简单,可以有效的抑制开关电源噪声,工作稳定可靠,提升系统电磁兼容能力。
Description
技术领域
本发明涉及电路滤波技术领域,具体涉及一种EMI阻尼滤波电路及滤波方法。
背景技术
随着现代电力电子技术的发展,开关电源的高集成度、高功率密度和高频化的趋势,使得其电磁干扰问题越来越严重。电磁干扰不仅会影响开关电源本身的正常工作,也会影响其他电子设备的运行,为了避免电磁干扰带来的严重影响,一般开关电源中都采用EMI滤波器。
常见的EMI滤波器多采用无阻尼或低阻尼的拓扑结构,输出为空载或轻载时极易产生振荡,使系统不稳定,产生严重的电磁干扰问题。因此,需要提出一种新的EMI阻尼滤波电路,可以有效的抑制DC/DC电源噪声的同时对扰动谐波振荡进行抑制,提高系统的稳定性和电磁兼容性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种EMI阻尼滤波电路及滤波方法,该电路结构简单,可以有效的抑制开关电源噪声,工作稳定可靠,提升系统电磁兼容能力。
为实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:
一种EMI阻尼滤波电路,包括共模滤波电路和差模滤波电路,所述共模滤波电路包括共模电感L1和共模电容C4、C5;所述共模电感L1的同名输入端与电源输入端相连,其输出端与差模滤波电路相连;所述共模电容C4和C5串联接到系统输出正端和输出负端,共模电容C4和C5的中间连接端接外壳地;所述差模滤波电路的输入端与共模电感L1的输出端相连,差模滤波电路的输出端与系统输出端相连。
作为上述技术方案的进一步改进:
所述差模滤波电路包括两级差模滤波电路,所述两级差模滤波电路包括差模电感L2、L3、L4、L5,差模电容C1、C3;所述差模电感L2的输入端与共模电感L1的输出正端相连,所述差模电感L3的输入端与共模电感L1的输出负端相连,所述差模电容C1并联接在L2和L3的输出端;所述差模电感L4的输入端与差模电感L2的输出端相连,所述差模电感L5的输入端与差模电感L3的输出端相连,所述的差模电容C3并联在差模电感L4和L5的输出端。
所述差模滤波电路还包括阻尼滤波电路,所述阻尼滤波电路包括电感L6、L7,电阻R1、R2、R3和电容C2;所述电感L6与电阻R1串联后并联连接在差模电感L2的两端,所述电感L7与电阻R2串联后并联连接在差模电感L3的两端;电阻R3与电容C2串联后并联连接在差模电容C1的两端。
所述共模电感L1的铁芯为环状结构,所述共模电感L1的两组绕组分别采用双线并绕,并且所述两组绕组绕线的进出端方向保持一致;所述两组绕组的双线分别交叉绞合,绞合后分别作为电源的输入正端和输入负端。
所述差模电感L2、L3、L4和L5的铁芯采用环状结构,所述电感L2,L3的电感量保持一致,所述电感L4和L5的电感量保持一致。
一种EMI阻尼滤波方法,包括以下步骤:
通过共模电感与两个共模电容构成两个LC低通滤波器,以抑制共模干扰噪声;
通过差模电感和差模电容构成多级差模滤波电路,抑制差模干扰噪声;
在一级差模滤波电路中引入L-CCR型阻尼滤波结构及LLR-C型阻尼滤波结构,该L-CCR型阻尼滤波结构由电阻R1和电容C2串联后与差膜电容C1并联构成,该LLR-C型阻尼滤波结构由电感L6和电阻R1串联后并联在电感L2两端构成。
由上述技术方案可知,本发明所述的EMI阻尼滤波电路及滤波方法,将两种阻尼滤波方式相结合,不仅能有效的降低谐振点尖峰幅度,同时能够降低对高频插入损耗的影响,可以提供干扰频率范围内的较高插入损耗,提高了系统的可靠性和电磁兼容性。本发明采用正负路等效对称结构,能够实现输入和输出的正负路调换使用,避免误操作对设备带来的损害;其中,共模电感采用双线并绕,交叉式绞和的绕制方法,能够有效的降低共模电感的漏感,有效降低谐振点尖峰幅值。
附图说明
图1是本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明:
如图1所示,本实施例的EMI阻尼滤波电路,包括共模滤波电路和差模滤波电路,共模滤波电路包括共模电感L1和共模电容C4、C5;共模电感L1的同名输入端与电源输入端相连,其输出端与差模滤波电路相连;共模电容C4和C5串联接到系统输出正端和输出负端,共模电容C4和C5的中间连接端接外壳地;差模滤波电路的输入端与共模电感L1的输出端相连,差模滤波电路的输出端与系统输出端相连。本实施例的共模滤波电路采用LC型拓扑结构,符合阻抗失配原则,抑制开关电源中的共模噪声。
本实施例的差模滤波电路包括两级差模滤波电路及阻尼滤波电路,其中,两级差模滤波电路包括差模电感L2、L3、L4、L5,差模电容C1、C3;差模电感L2的输入端与共模电感L1的输出正端相连,差模电感L3的输入端与共模电感L1的输出负端相连,差模电容C1并联接在L2和L3的输出端;差模电感L4的输入端与差模电感L2的输出端相连,差模电感L5的输入端与差模电感L3的输出端相连,电容C3并联在差模电感L4和L5的输出端,构成两级差模滤波电路,两级差模滤波增加了对开关电源差模噪声的抑制效果。
阻尼滤波电路包括电感L6、L7,电阻R1、R2、R3和电容C2;电感L6与电阻R1串联后并联连接在差模电感L2的两端,电感L7与电阻R2串联后并联连接在差模电感L3的两端;电阻R3与电容C2串联后并联在差模电容C1两端。通过两种阻尼结构相结合,能够有效的抑制谐振点尖峰,又降低阻尼对电路高频插入损耗特性的影响。
共模电感L1的铁芯为环状结构,共模电感L1的两组绕组分别采用双线并绕,并且两组绕组绕线的进出端方向保持一致;两组绕组的双线分别交叉绞合,绞合后分别作为电源的输入正端和输入负端。该共模电感的绕制方式具有较小的漏感,降低谐振频率点尖峰。
差模电感L2、L3、L4和L5的铁芯采用环状结构,电感L2,L3的电感量保持一致,电感L4和L5的电感量保持一致。电路整体结构为正、负路等效对称结构,能够实现输入输出的正路和负路的互换,有效的避免误操作对系统的损害。
电路的工作原理:共模干扰噪声由电源线向外壳地传导,共模电感L1的两个绕组分别与共模电容C4和C5构成两个LC低通滤波器,可以抑制共模干扰噪声。差模干扰噪声在电源线之间进行传导,其中差模电感L2、L3和差模电容C1构成第一级差模滤波电路,差模电感L4、L5和差模电容C3构成第二级差模滤波电路,多级差模滤波可以增强滤波效果,有效的抑制差模干扰噪声。
干扰信号的频率达到滤波器的截止频率时会产生谐振效应,此时干扰信号不但没有被抑制反而会被放大,这将严重影响系统的可靠性。第一级差模滤波的截止频率处的谐振尖峰最大,因此在第一级差模滤波电路中引入阻尼结构。电阻R3和电容C2串联后与差模电容C1并联,构成对称的等效L-CCR型阻尼滤波结构,电容C1滤除高频分量,电阻R3和C2串联抑制振荡且降低电阻R3的损耗。电感L6和电阻R1串联后并联在电感L2两端,电感L7和电阻R2串联后并联在电感L3两端,构成对称的等效LLR-C型阻尼滤波结构。由于差模干扰噪声是在电源线之间传导的干扰噪声,因此采用正负路等效对称结构的差模滤波可以增强滤波效果,同时避免误操作带来的损害。差模滤波电路将两种阻尼滤波结构相结合,可以加强对谐振点尖峰幅度的抑制效果,提高系统的稳定性。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种EMI阻尼滤波电路,其特征在于:包括共模滤波电路和差模滤波电路,所述共模滤波电路包括共模电感L1和共模电容C4、C5;所述共模电感L1的同名输入端与电源输入端相连,其输出端与差模滤波电路相连;所述共模电容C4和C5串联接到系统输出正端和输出负端,共模电容C4和C5的中间连接端接外壳地;所述差模滤波电路的输入端与共模电感L1的输出端相连,差模滤波电路的输出端与系统输出端相连。
2.根据权利要求1所述的EMI阻尼滤波电路,其特征在于:所述差模滤波电路包括两级差模滤波电路,所述两级差模滤波电路包括差模电感L2、L3、L4、L5,差模电容C1、C3;所述差模电感L2的输入端与共模电感L1的输出正端相连,所述差模电感L3的输入端与共模电感L1的输出负端相连,所述差模电容C1并联接在L2和L3的输出端;所述差模电感L4的输入端与差模电感L2的输出端相连,所述差模电感L5的输入端与差模电感L3的输出端相连,所述差模电容C3并联在差模电感L4和L5的输出端。
3.根据权利要求1所述EMI阻尼滤波电路,其特征在于:所述差模滤波电路还包括阻尼滤波电路,所述阻尼滤波电路包括电感L6、L7,电阻R1、R2、R3和电容C2;所述电感L6与电阻R1串联后并联连接在差模电感L2的两端,所述电感L7与电阻R2串联后并联连接在差模电感L3的两端;所述电阻R3与电容C2串联后并联连接在差模电容C1两端。
4.根据权利要求1所述EMI阻尼滤波电路,其特征在于:所述共模电感L1的铁芯为环状结构,所述共模电感L1的两组绕组分别采用双线并绕,并且所述两组绕组绕线的进出端方向保持一致;所述两组绕组的双线分别交叉绞合,绞合后分别作为电源的输入正端和输入负端。
5.根据权利要求2所述的EMI阻尼滤波电路,其特征在于:所述差模电感L2、L3、L4和L5的铁芯采用环状结构,所述电感L2,L3的电感量保持一致,所述电感L4和L5的电感量保持一致。
6.一种EMI阻尼滤波方法,其特征在于,包括:
通过共模电感与两个共模电容构成两个LC低通滤波器,以抑制共模干扰噪声;
通过差模电感和差模电容构成多级差模滤波电路,抑制差模干扰噪声;
在一级差模滤波电路中引入L-CCR型阻尼滤波结构及LLR-C型阻尼滤波结构,该L-CCR型阻尼滤波结构由电阻R1和电容C2串联后与差膜电容C1并联构成,该LLR-C型阻尼滤波结构由电感L6和电阻R1串联后并联在电感L2两端构成。
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