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一种emi阻尼滤波电路及滤波方法 Download PDF

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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***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***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***电磁兼容能力。

Description

一种EMI阻尼滤波电路及滤波方法
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***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***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***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***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***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***损耗的影响，可以提供干扰频率范围内的较高***损耗，提高了***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***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***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***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***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***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***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***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***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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