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大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

大功率直流电源电磁干扰 EMI(ElectromagneticInterference),有两种:传导干扰和辐射干扰。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号是通过导线或公共大功率直流电源线进行传输,互相产生干扰。进一步细分,传导干扰又分共模干扰和差模干扰


这里说一下EMI的传播过程

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

这个是说EMI的传播过程,干扰源-干扰途径-接收器。

干扰源可以理解成你的设备发现来的干扰,经过的传染途径,

对于大功率直流电源来说,一般只能从两方面下手,减少干扰源,或切断干扰途径,最后一个一般不用管。


我们先来看看一个图,先把几个不同波形进行FFT,

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

看看他的高次谐波是怎么分布的。

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

我们再来看两个斜率不一样的,研究是怎么样的,


有很多工程师只知道斜率不一样,快的EMI会差,却不知为什么会差。


看了这图你就清楚了。


可以用防真用FFT去看到的。后面会说到三角波和其它波形的对比。

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?


再来一个,

A:有严重振荡的方波,如MOS或二极管

B,是经过吸收了的波形。


做FFT看看,

可以看到在振荡频率(大概30M)之后,A波形的谐波,要大于B波形。


我们再来看看耦合机理,

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

可见辐射分为电场与磁场,再细分又是近场与远场


耦合为分传导与辐射。


产生电场干扰的基本原因,是带电物体的电荷在重新进行分布,即,分布电容在不断进行充放电;产生磁场干扰的基本原因,是流过导体中的电流大小和方向在不断


改变,即,分布电感产生的磁通大小和方向在不断变化。


现在来说一下电场干扰原理:


先看个图

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

位移电流I等于电场强度E乘以迁移率m,即:


I = E×m

由于感应导体中的电场强度每处都不一样,所以导体中位移电流大小每处都不一样。

当带电体的极性或电场方向改变时,被感应的导体中就会产生位移电流。所以位移电流也称极化电流。

当导体的长度正好等于四分之一波长的整数倍时,就会产生谐振,同时会产生很强的电磁辐射。


我们再继续 :

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

e1、e2、e3、e4

为磁场对回路感应产生的差模干扰信号。

e5、e6、e7、e8

为磁场对地回路感应产生的共模干扰信号。

共模信号的一端是线路板,另一端是大地。

共模信号的一端是线路板,另一端是大地。

线路板中的公共端不能算为接地,不要把公共端与外壳相接,除非机壳接大地,否则,公共端与外壳相接,会增大天线的有效面积,共模辐射干扰更严重.


哈哈,希望有异议,否则就一个人唱戏了, 请看图,

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

我们可以把上图的每个回路都看成一个感应线圈,或变压器的原次边。当某个回路有电流时,另一个回路就会有感应电流,产生干扰,


所以有效降低干扰的就是减小每个回路的有效面积。

这样说吧,辐射干扰主要是高频电流回路产生的磁通窜到接收回路中产生的,

所以我的理解就是强调减小高频电路回路与接收回路的面积,

再画个图看看:

大功率直流电源EMI产生的原因是什么?

e1=dΦ1/dt=S1db1/dt   e2=dΦ2/dt=s2db2/dt


式中:e1、

Φ1、S1、B1分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度; e2、

Φ2、S2、B2分别为辐射电流回路中产生的电动势、磁通、面积、磁通密度。


在一个大功率直流电源里面不可能这样做,也就是说,我们不能等其发生了,再去处理,我们要从源头去处理,

也就是说还是一句话,减少高频电流的有效面积,也无须增加什么屏蔽层。


我们继续,噪音源的分析

小结:

dv/dt产生电场,di/dt产生磁场。磁场与差模电流有关,电场与共模电流有关在近场区,辐射源阻抗高低决定是电场占主要地位还是磁场占主要地位,磁场典型地是由电流环路产生的。这些环路由于信号线和回流线的电流方向相反可被分析为差模方式。而电场的产生需要高阻抗源,所以,各导线噪声电流可视为同一方向,即可分析为共模方式

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