專利名稱：高衰減超小型共模傳導(dǎo)電磁干擾有源濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁干擾濾波器的生產(chǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種小型化高衰減倍數(shù)的有源電磁干擾濾波器。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今電力電子裝置得到廣泛應(yīng)用和迅速發(fā)展的同時，伴隨著它的電磁干擾(EMI)問題也越來越嚴(yán)重。特別是近年來，功率變換器在不斷朝著高頻、高效、高功率密度的技術(shù)方向前進(jìn)，這對如何有效抑制開關(guān)器件產(chǎn)生的電磁噪聲更是一個巨大的挑戰(zhàn)。目前廣泛應(yīng)用的由電感、電容等無源元件構(gòu)成的無源EMI濾波器體積龐大，濾波效果欠佳，而且設(shè)計制作過程復(fù)雜，容易產(chǎn)生諧振。根據(jù)申請人所進(jìn)行的資料檢索，目前還沒有由運算放大器等有源元件構(gòu)成的EMI濾波器的產(chǎn)品及相關(guān)報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于有源元件的電磁干擾濾波器，相對傳統(tǒng)的無源EMI濾波器，該濾波器具有噪聲衰減能力更強，外形尺寸更小的優(yōu)點，特別適用于開關(guān)電源等電力電子裝置的傳導(dǎo)電磁干擾抑制。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案是一種有源電磁干擾濾波器，其特征在于，該濾波器包括環(huán)形高頻電流互感器，互感器圓周上分別繞有3個繞組，3個繞組的繞制方向均為同相，其中的2個繞組依次分別串聯(lián)到設(shè)備的輸入火線和零線端，另一個繞組通過一個電阻串聯(lián)到運算放大器的輸入端，運算放大器的輸出端通過2個高壓陶瓷電容以及電阻將輸出信號分別并聯(lián)到電網(wǎng)的火線和零線端。
本發(fā)明的有源電磁干擾濾波器，由于采用了高頻電流互感器，既實現(xiàn)了高頻噪聲信號的精確檢測又有效剔除了工頻基波信號。同時采用了高速寬帶電流型運算放大器，極大提高了濾波器對干擾信號的動態(tài)響應(yīng)以及頻率響應(yīng)能力。在輸出部分采用高壓陶瓷電容，克服了電網(wǎng)側(cè)高壓對運算放大器的影響，同時實現(xiàn)了噪聲信號的自動回饋。該濾波器具有電路結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計方便、體積小、重量輕、噪聲衰減能力強、對低頻信號濾波效果尤其明顯等特點，特別適用于開關(guān)電源等電力電子裝置的傳導(dǎo)電磁干擾抑制。


圖1為本發(fā)明電磁干擾有源濾波器電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明的電磁干擾有源濾波器實際裝置結(jié)構(gòu)照片；圖3為本發(fā)明電磁干擾有源濾波器的實驗結(jié)果；以下結(jié)合附圖和發(fā)明人實現(xiàn)的實施例以及本發(fā)明用于300W計算機(jī)開關(guān)電源交流進(jìn)線端共模電磁干擾抑制的工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實施例方式
參照圖1和圖2，本發(fā)明的共模電磁干擾有源濾波器，包括高頻共模電磁干擾電流互感器，互感器的圓周上繞有3個繞組，3個繞組的繞制方向均為同相，其中2個繞組分別串聯(lián)連接到噪聲電源設(shè)備的交流進(jìn)線，即火線和零線，另一個繞組通過串聯(lián)電阻R1連接到運算放大器A的輸入端(負(fù)端)，運算放大器A的輸入端還有一個電阻R2(正端)。運算放大器A工作在開環(huán)狀態(tài)，它的輸出端連接有2個高壓陶瓷電容C1和C2和一個電阻R3，高壓陶瓷電容C1和C2將輸出信號分別并聯(lián)連接到噪聲源設(shè)備進(jìn)線的火線和零線端。
高頻共模電流互感器串聯(lián)在交流電網(wǎng)，可以檢測噪聲源設(shè)備的高頻共模干擾電流信號。由于3個繞組均采用同相繞制，故只取樣電網(wǎng)的共模干擾信號，而對于差模噪聲則不做處理?；ジ衅鞯慕刂诡l率由式(1)確定fL=Rl2πn2μ0μrAe---(1)]]>式中，n為原副邊繞組的變比，μ0為真空磁導(dǎo)率，μr為磁芯材料的磁導(dǎo)率，Ae為磁芯的橫截面積，l為磁芯的有效長度，R為副邊的等效阻抗。為了提高互感器的噪聲信號取樣精度，應(yīng)使截止頻率盡可能低，以獲取更充分更寬頻帶范圍內(nèi)的噪聲信息。
運算放大器主要實現(xiàn)對檢測信號的進(jìn)一步放大。為了獲得更高的增益，運算放大器工作在開環(huán)狀態(tài)。同時運算放大器的帶寬要足夠?qū)挘允够ジ衅鳈z測到的頻帶內(nèi)的噪聲信號均能夠不失真的放大。按照國家電磁兼容的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，信息電子類設(shè)備干擾測試頻帶范圍為150kHz～30MHz，故運算放大器的帶寬應(yīng)不低于50MHz。
經(jīng)過運算放大器放大之后的電壓信號最后通過電容重新注入電網(wǎng)。由于設(shè)備的交流進(jìn)線端存在220V工頻高壓，因此，回饋電容必須選擇耐高壓的陶瓷電容。同時，為了避免火線和零線之間的漏電流過大，電容的值也不易選擇過大，一般在pF數(shù)量級就足夠了，本實施例采用的兩個電容的為4700pF，值耐壓值為2kV。
發(fā)明人按上述技術(shù)方案完成的有源電磁干擾濾波器的照片如圖2所示。其外型尺寸43mm×22mm，互感器為鐵氧體材料磁芯，直徑18mm，原副邊的變比1∶1，串聯(lián)電阻R1為10kΩ，平衡電阻R2為10kΩ，運放型號為THS4001，輸出電容為高壓磁片電容，4700pF/2kV。測試結(jié)果如圖3所示。經(jīng)過實驗證明，達(dá)到了設(shè)計目的。
權(quán)利要求
1.一種高衰減超小型共模傳導(dǎo)電磁干擾有源濾波器，其特征在于，該濾波器包括環(huán)形高頻電流互感器，互感器圓周上分別繞有3個繞組，3個繞組的繞制方向均為同相，其中的2個繞組依次分別串聯(lián)到設(shè)備的輸入火線和零線端，另一個繞組通過一個電阻串聯(lián)到運算放大器的輸入端，運算放大器的輸出端通過2個高壓陶瓷電容以及電阻將輸出信號分別并聯(lián)到電網(wǎng)的火線和零線端。
2.如權(quán)利要求1所述的高衰減超小型共模傳導(dǎo)電磁干擾有源濾波器，其特征在于，所述的運算放大器工作在開環(huán)狀態(tài)，即運放的輸入端和輸出端之間沒有任何電氣的連接。
3.如權(quán)利要求1所述的高衰減超小型共模傳導(dǎo)電磁干擾有源濾波器，其特征在于，所述的高頻電流互感器在靠近交流電源進(jìn)線端一側(cè)，且連接方式為串聯(lián)連接；高壓電容在靠近噪聲源設(shè)備一側(cè)，且連接方式為并聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的高衰減超小型共模傳導(dǎo)電磁干擾有源濾波器，其特征在于，所述的2個高壓陶瓷電容的取值為pF數(shù)量級。
5.如權(quán)利要求1所述的高衰減超小型共模傳導(dǎo)電磁干擾有源濾波器，其特征在于，所述的運算放大器的帶寬不低于50MHz。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高衰減超小型共模傳導(dǎo)電磁干擾有源濾波器，包括環(huán)形高頻電流互感器，互感器上繞有3個繞組，3個繞組的繞制方向均為同相，其中2個繞組連接到交流電源進(jìn)線端，另一個通過電阻串聯(lián)到運算放大器的輸入端，運算放大器的輸出通過2個高壓電容和電阻將信號回饋給噪聲源設(shè)備。該濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、合理，噪聲衰減能力強、低頻濾波特性好、外形尺寸小、重量輕等特點。本發(fā)明涉及的有源電磁干擾濾波器，能夠滿足開關(guān)電源等電力電子設(shè)備的傳導(dǎo)電磁干擾抑制。
文檔編號H03H11/04GK1866703SQ20061004274
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月27日
發(fā)明者陳文潔, 楊旭, 王兆安 申請人:西安交通大學(xué)