开关电源EMI滤波器原理与设计研究

开关电源EMI滤波器原理与设计研究

开关电源EMI滤波器原理与设计研究
魏应冬，吴燮华
(浙江大学电气工程学院，浙江    杭州    310027）
摘要：在开关电源中，EMI滤波器对共模和差模传导噪声的抑制起着显著的作用。在研究
滤波器原理的基础上，探讨了一种对共模、差模信号进行独立分析，分别建模的方法，
最后基于此提出了一种EMI滤波器的设计程序。
关键词：开关电源；EMI滤波器；共模；差模 　
0    引言
    高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广
泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。在开关电源应用于交流电网的场合，整
流电路往往导致输入电流的断续，这除了大大降低输入功率因数外，还增加了大量高次
谐波。同时，开关电源中功率开关管的高速开关动作（从几十kHz到数MHz），形成了EM
I（electromagnetic
interference）骚扰源。从已发表的开关电源论文可知，在开关电源中主要存在的干扰
形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接入电网的其他设备。

    减少传导干扰的方法有很多，诸如合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，
尽可能减少公共阻抗；设计合理的缓冲电路；减少电路杂散电容等。除此之外，可以利
用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。
    EMI骚扰通常难以精确描述，滤波器的设计通常是通过反复迭代，计算制作以求逐步
逼近设计要求。本文从EMI滤波原理入手，分别通过对其共模和差模噪声模型的分析，给
出实际工作中设计滤波器的方法，并分步骤给出设计实例。
1    EMI滤波器设计原理
    在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的dv/dt和di/dt，
因而电磁发射EME(Electromagnetic
Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几