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請教 懸浮地系統的共模電源噪聲抑制問題

時間:2021-04-13 07:27:43 點擊:

小弟大學研究生一枚,在使用開關電源時遇到了比較棘手的共模噪聲干擾問題,特來請教各位前輩:所有開關電源的輸出都有共模噪聲和差模噪聲,對于差模噪聲,通過合理設計LC濾波器就可以達到理想的濾波效果;但是對于共模噪聲,一般設計的共模濾波器是這個樣子的:

其中起到關鍵濾波作用的是共模電感LCM和接地電容CY,簡單來說,就是對于共模噪聲,由電路到大地之間形成一個回路,LCM對共模信號有高阻抗,CY對共模信號具有低阻抗,二者分壓之后絕大部分共模信號被抑制,經共模濾波器后輸出的共模噪聲極小。

這種濾波器效果確實不錯,但是并不適用于我的系統,原因就在于我的系統是用在飛機上的,系統中只有懸浮地,沒有辦法在高空找到一個像大地一樣絕對靜止的地線,所以CY部分的接地電容電路等于是沒有辦法發揮作用的。

這就要求我重新找到一種懸浮地系統的共模電源噪聲濾波方法。

下面穿插一段,簡單說明我為什么要濾除共模噪聲:我的系統對供電噪聲要求極高,希望能夠壓到1mv以內,因此我對開關電源的輸出噪聲進行濾波,在開關電源的使用過程中我發現,開關電源的噪聲壓到一定程度就再也壓不下去了,我采用了包括設計LC濾波器以及加一級LDO電源等各種方法,發現噪聲大小始終不變,穩定在10mV左右。

進一步研究后我認為,這部分以差模方式表現出來的10mV噪聲,其實是電源共模噪聲在系統供電輸入端轉化來的,由于系統正負端電路不對稱,共模信號在這里就可以轉換為差模信號,而LC電路和LDO只對于差模噪聲有抑制作用,對于這種供電系統的共模輸出沒有效果,這種無法濾除的共模信號經過各種差模濾波器后,在濾波器輸出端再次轉變為10mV的差模信號,因此也就出現了最后的“永遠無法慮掉”的這10mV差模噪聲。

在小弟我看來,對于一個懸浮地的系統,如果想抑制這種電源輸出的共模噪聲,就只有LCM也就是共模電感尚有一些作用,但是作用也比較有限,原因是:正如我之前所說的,一個能夠接地的共模信號濾波器正常工作的結構有兩個,一個是共模阻抗較大的LCM共模電感,另一個是共模阻抗極小的CY接地電路,這兩個電路分壓可以使輸出的共模噪聲極大降低。

但是對于一個懸浮地的系統,無法構建CY接地電路,因此僅僅是LCM共模電感的共模阻抗和“被供電系統”本身的共模阻抗之間分壓,其濾波結果并不理想,只能說是“有一定的抑制作用”。

所以小弟在這里特別請教各位高手,對于一個懸浮地的供電系統,難道只有共模電感器件這一種濾波方法么?大家在實際的使用過程中有內有遇到類似的這種共模轉差模造成的電源輸出噪聲,又是如何濾除共模的呢?謝謝!此帖出自電源技術論壇

電源


“由于系統正負端電路不對稱,共模信號在這里就可以轉換為差模信號”完全正確。

這正是你的差模噪聲下不去的原因。


“如果想抑制這種電源輸出的共模噪聲,就只有LCM也就是共模電感尚有一些作用”完全正確。


“對于一個懸浮地的供電系統,難道只有共模電感器件這一種濾波方法么?”解決方向(不是方法):1。

盡量加大共模電感,同時在共模電感的繞法上下功夫。

電感總有分布電容存在,對共模電感來說,兩個繞組本身的分布電容對濾除共模噪聲是有害的。

減小分布電容的繞法有:一個繞組分成多格,每格中的繞線寬度盡可能小,格數盡量多。

另外,共模電感的兩個繞組之間耦合應盡量強(漏感小),也就是兩個繞組應盡量近一些。

但這與分布電容小的繞法矛盾,只能折中。

普通共模電感兩個繞組是分別繞在不同的格子中,這是因為普通共模電感有兩繞組之間抗電強度的要求。

如果你的設備對此要求較低,可以考慮共模電感用雙線并繞的繞法。

這樣會大大增加兩個繞組之間的分布電容,但并不會增加一個繞組自身的分布電容。

2、樓主所謂“懸浮地”是指兩支CY電容之間無法接大地。

那么應該把兩支CY電容聯接處接到體積盡可能大一些的地方,例如你的設備的導電外殼。

暫時只想到這么多。


思考一下再說吧,還沒有成熟的想法


對于機載懸浮地系統,除常規手段外,要多在PCB設計以及功能模塊的屏蔽上多下功夫,盡量將各種干擾阻擋再外,成本可以不用多計較。

懸浮地當作常規大地處理,如線須經磁環,共模電感如maychang所言要注意繞法。


不是很了解樓主的懸浮地系統,一般在開關電源中,Y電容直接在變壓器的原、副邊之間形成一個低阻抗回路,Y電容最靠近噪聲源,可提供共模噪聲的返回路徑,共模噪聲不必流到地。


maychang發表于2016-8-1919:52“對于一個懸浮地的供電系統,難道只有共模電感器件這一種濾波方法么?”解決方向(不是方法):1。

盡量...

謝謝您,學到了一些東西!


現在也遇到電源噪聲,EMC過不了。

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