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基于Matlab-GUI的EMI滤波器设计

电子工业技术的快速发展带动了一系列新兴学科,电磁兼容也成为新秀,不断发展壮大。经过10年的发展,特别是随着变频器和高频脉宽调制等变流技术在各种电源设备和传动设备中的广泛应用,其工作频率不断提高,设备相互干扰日益严重。电磁兼容性已成为电路设计工程师面临的一个极其棘手的问题[1]。目前,电源滤波器的安装已成为解决传导和辐射问题的有效手段,并广泛应用于电子设备的电源输入。但是如何选择现有的滤波器或设计能够满足需要的滤波器呢?工程师往往是盲目的,大部分都是靠经验去尝试的。首先,根据经验使用滤波器。如果不能满足要求,请修改设计或更换另一个新的滤波器。因此,我们应该找到合适的EMI滤波器成为一项耗时且昂贵的任务。迫切需要提供一种快速解决问题的方法。基于Matlab-GUI的EMI滤波器设计方法及建立的仿真平台充分利用了Matlab强大的计算功能,将模拟共模、差模插入损耗曲线等EMI滤波器相应的参数曲线光滑,计算精度高。设计的滤波器参数不仅可以满足现场的实际情况,还可以从繁重的计算工作中解脱设计师。通过模拟,您可以了解滤波器的性能指标,因此您可以在设备投入使用前充分掌握和清晰。在解决问题之前,首先要清楚地了解电子系统的总干扰情况,需要知道共模干扰是多少?差模干扰是多少?标准要求抑制多少干扰电压?只有明确这些干扰特性,才能根据实际需要选择材料并进行计算和设计。2EMI滤波器的原理和设计电磁噪声是不可避免的,但通常有多种方法可以减少传导干扰,如合理铺设地线、采用星形铺设、避免环形地线等,以尽可能减少公共阻抗;设计合理的缓冲电路;减少电路分散电容器等。但最重要的是使用EMI滤波器衰减各种传导干扰,特别是电网和设备电源的噪声干扰[2]。EMI在设计滤波器时,需要根据共模干扰和差模干扰的截止频率分别设计相应的元件参数。共模干扰和差模干扰的原因不同。同时,2013年第11期电磁干扰频谱研发的33范围也不同[3]:1)0.1MHz差模干扰模干扰为主。2)0.1~1MHz差模与共模干扰共存。3)1~30MHz内部,主要是共模干扰。可见共模干扰所占频谱较宽,有助于解决电磁干扰滤波器采用不同拓扑结构形式。2.1EMI插入损耗是频率函数。插入损耗随频率变化的曲线通常称为滤波器的频率特性。滤波器的插入损耗越大,滤波效果越好。EMI电源滤波器插入损耗定义为从噪声源传输到负载的功率P1.接入滤波器后,噪声源传输到负载的功率P2之比,用dB(分贝)表示[4]。滤波器接入前后电路如图1所示EMI滤波器插入损耗框图(a)、(b)所示。SV1VSRLRISV1VSR2V2ILR1I(a)(b)图1EMI滤波器插入损耗框图12IL10lg(P/P)(1)由于:P1=V12/RL,P2=V22/RL所以:221212IL10lg(V/V)20lg(V/V)(2)又有:L1SSLRVVRR(3)根据图1(b)网络传输方程,同时有'122122VAVBIICVDI(4)插入损耗的计算公式最终可以推导出:1LSLS2SL20lgVARBCRRDRILVRR(5)插入损耗是EMI在设计和选择波器的重要技术参数。在EMI当滤波器的安全性、常规电气性能、环境和机械条件满足要求时,应尽量选择插入损耗值大[5]。在EMI当滤波器的安全性、常规电气性能、环境和机械条件满足要求时,应尽量选择插入损耗值[5]。插入损耗可分为共模插入损耗和差模插入损耗。2.工作原理1)共模电感如图2所示

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