EMC差模滤波器设计

在电力载波通信产品的研发中,为测试通信距离,采用衰减器进行等效测试。北京中宇豪的衰减器因未达到预期效果而被分析,发现共模电感对差模信号衰减不足。通过研究,设计了一种基于EMC滤波器原理的差模滤波衰减器,解决了问题。调试过程中注意电感发热可能是磁芯选择不当导致。

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在电力载波通信产品研发过程中,产品通信距离是一个重要指标。而在设计阶段,每一种方案都需要进行距离测试,如果进行实际距离测试比较浪费时间,且容易对其他电力通信产生干扰,因此需要找到一种等效距离的测试方法。衰减器就成了首选,我们购买了北京中宇豪的一个衰减器,其电路结构为两个共模电感加三个电容,一个功率电阻构成,如图1所示:

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图 1.通用EMC滤波电路

实际测试发现,该款产品不能对我们耦合到电力线的通信信号进行有效的衰减。根据实测其输出输入比大约为0.5的样子,也就是衰减了1倍,远远不能达到我们的设计要求。既然买的产品不能使用,就只能自行研究了。经分析,发现衰减小的主要原因是使用了共模电感。共模电感又称为共模扼流圈(如图1中的L19、L9)主要用于限制共模信号,它对共模信号呈现较大的阻抗,对差模信号衰减缺很小。实际测试共模电感L19的单边电感值能够达到2mH,如果将输出端短路,则输入端表现的电感只有5uH(测试频率为10k),这就表明了电感对差模信号和共模信号的阻抗区别。<

1概述 随着微电子技术的发展和应用,电磁兼容已成为研究微电子装置安全、稳定运行的重要课题。抑制电磁干扰采用的技术主要包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等。而干扰源的传播途径分为传导干扰和辐射干扰。传导噪声的频率范围很宽,从10kHz~30MHz,仅从产生干扰的原因出发,通过控制脉冲的上升与下降时间来解决干扰问题未必是一个好方法。为此了解共信号之间的别,对正确理解脉冲磁路和工作块之间的关系是至关重要的。在抑制电磁干扰的各项技术中,采用滤波技术对局域网(LAN)、通信接口电路、电源电路中减少共干扰起着关键作用。所以掌握滤波器的工作原理和其实用电路的结构及其正确的应用,是微电子装置系统设计中的一个重要环节。 2信号和共信号 信号又称为常、串、线间感应和对称信号等,在两线电缆传输回路,每一线对地电压用符号V1和V2来表示。信号分量是VDIFF。纯信号是:V1=-V2;其大小相等,相位180°;VDIFF=V1-V2,因为V1和V2对地是对称的,所以地线上没有电流流过,信号的电路如图1所示。所有的电流(IDIFF)全流过负载。干扰侵入往返两条信号线,方向与信号电流方向一致,其一种是由信号源产生,另一种是传输过程中由电磁感应产生,它和信号串在一起且同相位,这种干扰一般比较难以抑制。 共信号又称为对地感应信号或不对称信号,共信号分量是VCOM,纯共信号是:VCOM=V1=V2;大小相等,相位为0°;V3=0。共信号的电路如图2所示。干扰信号侵入线路和接地之间,干扰电流在两条线上各流过二分之一,以地为公共回路;原则上讲,这种干扰是比较容易消除的。在实际电路中由于线路阻抗不平衡,使共信号干扰会转化为不易消除的串扰干扰。
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