缝制设备EMI电源滤波器的设计.pdf

第29卷第4期
机电产品丹发与创新
Vol 29, No 4
2016年7月
Development Innovation of Machinery &Electrical Products
Jul.,2016
文章编号:1002-6673(2016)04-076-03
缝制设备EM电源滤波器的设计
李正丽,许永衡
绵阳市维博电子有限责任公司,四川绵阳621000
摘要:为了抑制开关类电磁干拢,缝制设备控制系统中常用到EMI电源滤波器。论文以缝制设备IPM
模块的低频开关噪声为研究对象,通过对滤波器理想共模、差模等效模型的括入损耗进行分析,
设计出匹配的EMI电源潓波器。并对设计出的EMI电源波器进行了仿真,仿真结果表明該方
案可以实现对开关噪声的抑制
关键词:EMI电源滤波器;开关噪声;共模;羞模;插入损耗
中图分类号:TB47文献标识码:Adoi;10.3959jis.1002-6673.2016.04.028
Design of EM Power Filter in Sewing Equipment
Lf Zheng-li. XU Yong-heng
(Mianyang Weibo Electron;c Co., Ltd, Mianyang Sichuan 621000, China)
Abstract EM Power Filter is usually used in the control system of sewing equipment in order to restrain eectromagnetic interference from
switch noise. This article designs the appropriate EMI Power filer by researching the low frequency switch noisc of sewing cquipments PM
modular and analyzing filter s Insertion Loss of its ideal common and differential mode. Simulation is done which proves that the EMI Power
Filter can restrain the switch noise
Key words: EMI power filter; Switch noise; common mode; differential mode; insertion loss
0引言
1EMI电源滤波主要指标
随着功率半导体器件的发展和开关技术的进步,开
EMI电源滤波器的作用是抑制干扰信号通过,它允
关频率与功率密度不断上升,带来了更高的dudt和di!许直流或工(50Hz、400Hz)信号通过,对颊率较高的其
dt,从而导致功率设备内部的电磁环境越来越恶劣。其所它信号和干扰信号有较大的衰减作用。EMI电源滤波器
产生的电磁干找(EMI- Electromagnetic Interference)对设设计时考虑的主要性能包括额定电压、额定电流、漏电流
备本身及周围电子设备的正常工作也造成了日益严重的和插人损耗。
威胁叫。
1.1额定电压
在缝纫设备控制系统中,对电机控制采用的PM模
额定电压是输入滤波器的最高允许电压值,主要是
块(内部使用开关管为ICBT),其开关工作频率较低(约保证滤波器在该工作电压下,其内部的电容器、电感线圏
15kHz)。系统正常工作时,会产生以IPM工作频率为基:以及它们和金属外壳之间的绝缘,在最大峰值电压下,包
准的开关噪声,若噪声抑制不好,会对电网或系统内部产括浪涌等有害瞬变过程都不出现绝缘破皮现象。滤波器
生不同程度的干扰,造成系统工作素乱。本文综合考虑系的额定电压一般取最大峰值电压的两倍
统设计成本以及EM电源波电路结构,设计一种最常1.2额定电流
用的电源滤波器电路,并针对其理想共模等效电路和理
额定电流是指在额定电压和规定环境温度条件下
想差模等效电路的插人损耗进行「分析,证明了设计的滤波器所允许的最大连续工作电流。额定电流均为工作
正确性
环境是40℃时的额定电流值,在其他环境温度下滤波器
的最大℃作电流可按下式计算:
修稿日期:2016-06-12
作者简介:李正丽(1985-),女,贵州仁怀人,学士。主要研究
(1)
45
方向:开关电源设计。
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万方数据
?制造业信息化?
式中:1是40℃的额定电流,TA是工作环境温度。
般取滤波器的额定电流是实际最大工作电流值的1.5倍
左右。
V=VS-ILRS
1.3漏电流
V=-2R
漏电流是指在额定电压下,滤波器相线和中线与地
联解式(4)-(6)可以得出:
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之间流过的电流,是由接地电容引起的。漏电流g由国
Rn.
际标准规定的限制来限定,详见表1。滤波器对漏电流的
a2 RSR1+ax2 Rs+a,2+AR
典型计算公式为:
根据图1(a)电路回路方程可以得出:
=2 minimax10°(mA)
Rstrp
式中:f。电网频率,即50Hz/60Hz;Ua一电源电压
将式(7)、(8)带入式(3)中,可以得出
C、-Y电容的容值
表1国际上几个标准规定的漏电流限值
L=20gBR+ allstarたtan
(9)
标准
限值指标
2.1EM电源滤波器的基本电路结构
lg≤3.5mA
本次设计的EMI电源滤波器主要针对抑制IPM模
MIL-SID4160H电源时Cy≤0.IUE
400Hz电源时Cy≤0.02Uf
块产生的低频开关噪声,考虑到抑制的频率、抑制效果、
≤3.5mA
以及电路器件成本等因素,采用如图2所示的EMI电源
对于室内金属接地设备Ig≤3.5mA(Ⅰ类设备);
滤波器结构,其中,仅采用
TEC 380
对于便携式设备(重量<18kg)g≤0.75mA(Ⅱ类
设备)。
1级共模电感L1抑制共
人是电都的数豪放它是率/前时的不平电、
1.4插入损耗
模噪声,采用共模电感L1
的函数。其定义为:没有滤波器接入时,从噪声源传输到
漏感L)作为差模电感来F
负载的功率P和接人滤波器后,噪声源传输到负载的功’抑制差模噪声。
率P2之比,用dB(分贝)表示,即L-=10g上)。滤波器接
2.2EMI滤波电路理想图2EMI电源滤波器电路结构
的共模及差模等效电路
入前、后的电路如图1所示。
由于EMI电源滤波器主要抑制的噪声信号频率较
低(约15KHz),15KHz对于EMI滤波电路属于低频,因此
在进行电路的共模和差模等效设计时,暂不考虑电感、电
EMI
VI< RI
V「滤波
2之RI
容的高频特性,按理想状况进行电路等效
电路
同时,根据国家标准中电源波器插人损耗的测试
方法,在标准测试条件下,一般电源滤波器应满足15kHz~
(b)
10MHz范围内插入损耗达到30-60DB。EMI电源滤波器
图1M滤波电路插入前后方框图