本技术方案专注于电力电子领域,介绍一种新型T型有源EMI滤波器。该滤波器由检测、放大、注入和复用四个主要环节构成,其中检测环节配备检测电阻和电容,旨在为共模电流提供精确检测。
背景技术
随着电子工业的迅猛发展,开关频率的提高已成为一大趋势。虽然这一进步显著提升了效率并使元件更加小型化,但同时也带来了一系列新的挑战,特别是在电磁干扰(EMI)方面。高频开关操作会产生更强的电磁辐射,更紧凑的元件摆放也会带来更大的近场干扰,这些干扰不仅影响着设备自身的正常工作,还可能干扰周边设备,甚至威胁到通信系统的稳定性;对于并网系统,过大的电磁干扰还会影响电网的安全性和可靠性。因此,如何有效地抑制EMI已成为电子工业中的重要技术难题。
在应对EMI问题的过程中,EMI滤波器的设计与优化至关重要。作为抑制电磁干扰的主要手段,EMI滤波器能够有效削减高频信号的传播,降低对敏感电路和外部设备的干扰,为保证电子设备的稳定性提供了关键支持。传统EMI滤波器分为无源和有源两种。无源EMI滤波器由于其简单可靠,稳定性高,成本较低,被广泛应用于工业中。但是为实现有效的低频干扰抑制,无源EMI滤波器通常需要较大的电感和电容,这使得滤波器体积在某些应用中受到限制,特别是在追求小型化的现代电子设备中,而且由于半导体芯片产业的蓬勃发展,无源EMI滤波器的成本优势也不够显著。相反,有源EMI滤波器由于其更好的低频抑制效果,较小的体积和可调性能,逐渐得到广泛应用。
有源EMI滤波器(AEF)主要由噪声检测、噪声放大和噪声补偿这三部分构成。噪声检测部分有电流检测和电压采样两种方式。噪声补偿部分与电流采样也有电流补偿和电压补偿两种方式。所以根据检测部分和补偿部分的不同,可以将有源 EMI 滤波器划分了电流检测电流补偿型(current-sensing current-compensating, CSCC),电流检测电压补偿型(current-sensing voltage-compensating ,CSVC),电压检测电流补偿型(voltage-sensing current-compensating ,VSCC),电压检测电压补偿型 (voltage-sensingvoltage-compensating ,VSVC)。由于电流检测需要使用电流互感器,电压补偿需要使用变压器,均需要较大体积,所以使用电压检测电流补偿型有源EMI滤波器可以实现更小的体积。有源EMI滤波器中,EUT (Equipment Under Test)为“被测设备”,EUT 指正在接受测试或其性能评估的设备;LISN (Line Impedance Stabilization Network)为“线路阻抗稳定网络”。
有源EMI滤波器根据衰减噪声的类型又分为共模AEF和差模AEF。它们的工作原理和设计方法基本是类似的,但是具体的补偿路径是有所不同的。其中由于共模噪声的衰减受限于对地漏电流、共模电感体积和高频特性等因素的影响,在设计无源EMI滤波器时比较困难。所以业界一直寻求采取有源EMI滤波器对共模噪声进行抑制。
现如今传统的VSCC型共模有源EMI滤波器,是从L线和N线上检测的信号进行叠加得到共模电压,然后经过运算放大器进行反向放大,最后再分别注入回L线和N线进行噪声信号的补偿。其中运算放大器是以大地为参考,检测和注入点均在L线和N线上。
然而,现有有源EMI滤波器具有以下缺陷:
现有的AEF检测和注入需要用到不同的支路形成一个环,这会导致元器件过多,体积无法继续缩小。
现有的VSCC型共模AEF,存在三个很明显的缺点,第一个缺点是直接从L线和N线检测共模信号,其中L线上的电压比较高,当L线上电压产生波动时,运算放大器的输入电压随之波动,会对运算放大器和AEF系统的稳定性造成影响。第二个缺点是成本较高,传统AEF需要四个电容,较多的电容数量既会影响系统的稳定性,又会使成本增大。第三个是对差模噪声虽然有一定的衰减,但是衰减的程度很低。
现有的CSCC型共模AEF,存在的缺点最明显的就是,需要用到一个体积相对来说比较大的电流互感器来检测共模电流,从而降低有源AEF体积小的优势。
因此,需要一种在不增大成本的前提下具有体积小、稳定性强、能够对共模和差模噪声都进行有力衰减的有源EMI滤波器以解决上述技术问题。
实现思路