测量高频共模电流、电压和阻抗(第一部分)

辐射EMI的基本原则

当转换器电路运作,dV / dt节点和dl / dt循环产生高频率。高频厘米电压(V_一个)生成之间的输入和输出线。注意,这些线相当于一双偶极子天线。V_一个当前(我生成一个高频,CM_一个)输入和输出线,向外辐射能量的形式一个电磁场。

根据Tevenin定理,转换器的辐射模型可以简化为电压源与阻抗系列(参见图1)。

图1:转换器的辐射EMI模型

建立一个精确的辐射模型和预测辐射EMI,设计师必须知道模型的关键参数,包括噪声源(V_年代)、励磁电压(V_一个)、励磁电流(I_一个),源阻抗(R_年代),天线阻抗(X_年代)。

使用天线阻抗分析辐射EMI

图2显示了一个天线的能量模型,它由三个部分组成。第一部分是两极之间的转换,不向外辐射。相对应的阻抗这可以表达了jX无功功率_一个。第二部分是释放出的能量(R_R),最后一部分是表示电缆电阻的功率损耗(R_l)。

图2:天线阻抗的等效模型

整个辐射EMI模型后得到考虑天线的阻抗。通过将一个电磁场模型转换为一个电路模型,工程师可以有效地分析EMI。

测量辐射EMI

测量辐射EMI,确定转换器产生的电磁场的强度从一定的距离。考虑电场从转换器(r)的距离。最大电场强度(E_马克斯)可以计算出方程(1):

在V_年代代表了噪声源,η是波阻抗,和D是方向性的。D表示最大功率密度比的方向球面的平均功率密度(r为半径,可以通过测量或模拟)。

预测最后的辐射效果,本系列文章将使用一个回程转换器找到准确的噪声电压,CM电流和阻抗。

电流测量高频,厘米回程转换器

图3显示了当前路径的反激式变换器拓扑和厘米。

图3:反激变换器电路

CM路径上,第一面包括厘米过滤器、整流桥、电解电容器。CM电流通过变压器二次侧输出线。请注意,整流桥的结电容在高频阻抗最小,可视为短路。此外,输入和输出的阻抗电解电容器也最小;在高频段,它可以被视为一个短路。因此,输入线和输出线应被认为是电路中两个节点(指出“a”、“b”在图3)。

图4显示了辐射模型。在这个模型中,V_厘米相当于噪声电压源,在第三部分进一步详细地讨论。Z_CMTRANS阻抗是变压器的厘米,而Z_CMCONV其他组件的CM阻抗在循环,如PCB痕迹和过滤器。当前(我CM_厘米)测量的电流方向相同的输入和输出线。

图4:辐射模型的回扫转换器

图5显示了传统方法来衡量我_厘米。输入的高频电流夹可以同时夹住和中性的电线。此外,该夹可以获得厘米电流频谱时通过同轴电缆连接到频谱分析仪。

图5:CM当前的传统测试方法

然而,传统的方法并不总是准确的自耦合发生在转换器和同轴电缆。这包括dV / dt节点之间的电场耦合和同轴电缆,以及dl / dt之间的磁场耦合循环和同轴电缆,它坐落在转换器和地面之间。额外的测量误差在第二部分。

结论

本文回顾了辐射电磁干扰的基本原理,讨论了辐射模型的关键参数(如天线阻抗),和描述了一种方法来计算辐射EMI。然后本文研究了传统方法测量ICM反激变换器拓扑。

第二部分将处理的干扰来源和误差在测量参数,除了厘米计算阻抗的方法。第三部分将考虑切换噪声源的影响,等效电压源,之前验证提出的测量方法。

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