电磁干扰中传导干扰的两种形式及其消除办法

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1、传导干扰的两种形式
在电子镇流器的传导干扰方式可分为两类,即共模干扰与差模干扰。差模干扰是指在相线L与中线N之间存在相位相反的干扰信号;共模干扰是指在相线L与地GND之间以及中线N与地之间存在的相位相同、幅度也基本相等的干扰信号。后一类来自电磁空间辐射、分布电容的寄生耦合,漏磁感应,即同一个干扰源通过寄生参数耦合到相线和中线上,它对电源线的每一根的作用基本上是相同的,因而所产生的干扰电压是共模的。

一般这两种干扰是同时存在的,由于线路的阻抗不平衡,两种干扰在传输过程中还会相互转化,情况十分复杂。这也是人们对消除电子镇流器的传导干扰所以感到棘手的一个原因。

电子镇流器的外壳如是塑料的,其分布电容效应较小,电路前后级之间耦合少,所以产生的共模干扰电压也较小,比较容易通过EMC测试。如采用金属外壳,由于元器件和外壳之间的分布电容,使前后级之间存在一定的耦和,便不容易通过测试。

同一种镇流器电路采用铝质的或薄钢板的外壳,其测试结果差别不大,铁外壳的漏磁通路造成的影响并不见得更严重一些,只不过铁外壳受电路中电感元件漏磁的影响,会产生铁损,额外地加大镇流器自身损耗而已(约1W左右)。

另外,金属外壳内元件位置的排列,如半桥逆变电路的驱动电感和其它磁性元件(有源功率因数校正电路中升压电感、EMC滤波用的电感等)的相互位置对EMC测试能否通过,关系也较大。

在作EMC测试的整改工作时,人们有时不得不把一些元件临时放在镇流器外壳的外面,这时测试的结果往往是靠不住的。当将改进后以为合格的电路焊到正式的印制电路板(PCB)上,并装入金属外壳以后,发现结果变差了,原来能通过EMC测试的变成不合格了,这就是分布电容及其它分布参数在作怪的缘故。

2、如何判断干扰是共模还是差模的?
判断干扰方式的简便方法是采用电流探头,探头先单独环绕一根导线,测出它的感应电压,然后再环绕两根导线,探测其感应情况。如感应电压是增加的,则线路中流过的干扰电流是共模的,反之,则是差模的。

另外,如果在电子镇流器的相线和中线上都要串接差模电感才能滤除干扰,得到比较满意的效果,那么,电路中一定有共模干扰,只有用共模电感滤波才好。

3、如何滤除传导干扰?
抑止传导干扰的方法有很多种,其中最有效的办法是采用无源滤波器。对差模干扰与共模干扰所采用的滤波路是不同的,图2a是抑制差模干扰所用的滤波器。可以在相线L与中线N 之间并接电容Cd(采用X2安规电容),或在L(N)线中串接差模电感Ld,或两者的组合。

抑制传导干扰的的两种无源滤波器

图2 抑制传导干扰的的两种无源滤波器

对共模干扰所用的滤波器也有几种形式:即在L、N线上串接共模电感Lc,在相线与地之间以及中线与地之间分别并接一个电容C1、C2(一般 C1=C2,采用Y2瓷片安规电容),或两者的组合,如图2b所示。有时在整流后直流电压的负端与地之间接瓷片安规电容,也会对抑制共模干扰起一定作用。

顺便指出,两个共模电感串接起来其滤波效果要比一个共模电感好,它不能用一个电感量较大的共模电感来代替,这是因为共模电感的每一个绕组除自感外,两个绕组之间还存在有互感,两个共模电感的串联,并不能简单看成是其自感量相加。

电子镇流器常用的滤波电路如图3所示。在设计PCB板时,不妨把所用的滤波电路尽量做得复杂一些,既包含抑制差模干扰所用的滤波器,又包含抑制共模干扰所用的滤波器,甚至包含两级共模电感。通过试验,逐步优化,在满足EMC测试要求的前提下,将不必要的、价格较贵而又作用不太显著的元器件去掉,以达到最优的性价比。

电子镇流器常用的滤波电路

图3 电子镇流器常用的滤波电路

(摘编自《电气技术》,原文标题为“谈电子镇流器的电磁兼容问题”,作者为刘彤、陈传虞。)

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