預(yù)習(xí)思考題
你在DC模塊的輸入和輸出端安裝濾波器了嗎，你注意濾波器的接地問(wèn)題了嗎？
首先，我們看一下怎樣控制DC模塊輸入端的差模傳導(dǎo)騷擾。這關(guān)系到我們是否能夠順利通過(guò)CE102這類的傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)。
我們知道，差模傳導(dǎo)騷擾是由于電源回路中有一個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)致的。這個(gè)開(kāi)關(guān)器件動(dòng)作時(shí)，導(dǎo)致輸入電流變化，這就是傳導(dǎo)發(fā)射。
為了減小傳導(dǎo)發(fā)射，我們應(yīng)該盡量減小輸入電流的波動(dòng)。
一種能夠抵抗電流變化的器件是電感器件。因此，一個(gè)思路就是在電源線上串聯(lián)一個(gè)電感器件。這種電感叫做差模電感，因?yàn)樗麑?duì)差模電流呈現(xiàn)電感特性，以區(qū)別于共模電感。共模電感僅對(duì)共模電流呈現(xiàn)電感特性，而對(duì)差模電流不呈現(xiàn)電感特性。
我們?cè)倏纯摧敵鰝?cè)的傳導(dǎo)騷擾。輸出側(cè)的騷擾表現(xiàn)為電容上的噪聲電壓，這在前面已經(jīng)看到了。我們的目標(biāo)是減小這種噪聲電壓。
說(shuō)到平滑電壓，大家自然會(huì)考慮到電容器，電容是平滑電壓的理想器件。大家一定奇怪，圖中的輸出側(cè)不是有電容嗎，為什么起不到這個(gè)作用呢。這是因?yàn)槠胀ǖ碾娙萦幸欢ǖ膸捪拗?，不能夠有效的平滑高頻電壓。
為了控制DC模塊的共模騷擾，我們先看看DC模塊共模騷擾模型。
圖中所示的是一個(gè)前面連接電源，后面連接負(fù)載的DC模塊示意圖。在DC模塊部分，我們僅畫出了與共模騷擾有關(guān)的開(kāi)關(guān)器件。隨著開(kāi)關(guān)器件的動(dòng)作，這個(gè)開(kāi)關(guān)器件上產(chǎn)生脈沖電壓，這就是共模電壓源。
圖中最下面的黑色粗線代表了所謂的“地線”，這并不是我們所說(shuō)的大地，而是附近的一個(gè)較大的金屬導(dǎo)體，這個(gè)導(dǎo)體與電源、DC模塊、負(fù)載之間具有較大的雜散電容。圖中也畫出了這些雜散電容。
我們可以畫出共模電壓源驅(qū)動(dòng)的三個(gè)共模電流回路。
一個(gè)是輸入回路，由輸入電源線、地線、電源-地間雜散電容、DC模塊-地間雜散電容構(gòu)成。
第二個(gè)是輸出回路，由輸出電源線、地線、負(fù)載-地間雜散電容、DC模塊-地間雜散電容構(gòu)成。
第三個(gè)是輸入/輸出大回路，由輸入電源線、輸出電源線、地線、負(fù)載-地間雜散電容、電源-地間雜散電容構(gòu)成。
控制共模騷擾的基本思路是改變共模電流的路徑。也就是，使共模電流盡量局限在較小的范圍內(nèi)。這樣，共模電流產(chǎn)生的危害最小。
具體地說(shuō)，就是用電容為共模電流提供一個(gè)捷徑，使共模電流不要通過(guò)雜散電容形成一個(gè)回路，而是通過(guò)我們專門提供的電容形成一個(gè)回路。
基于上面對(duì)共模電流路徑的分析，這一點(diǎn)很容易做到。
左圖是DC模塊有金屬外殼的情況。如圖所示，我們只要在輸入線、輸出線與金屬外殼之間分別連接一個(gè)電容，就可以達(dá)到上述的目的。
從圖中可以看出，三個(gè)共模電流的回路都局限在很小的范圍內(nèi)。當(dāng)然，這需要DC模塊的金屬外殼有一個(gè)引出端供連接電容之用。
如果DC模塊沒(méi)有金屬外殼，我們需要有意地在DC模塊的臨近設(shè)置一個(gè)“地”，這個(gè)地與DC模塊內(nèi)部電路之間有較大的電容，然后用這個(gè)地充當(dāng)前面所述的金屬外殼的作用。
如果可能，用一個(gè)小金屬盒將DC模塊罩起來(lái)，作為共模電容的地，效果更好。大家應(yīng)該清楚，這里的小金屬盒不是起著屏蔽作用，而是起著共模電流路徑中的“地”的作用。
為了使大家便于實(shí)施上述的濾波措施，這里提供了一個(gè)典型的濾波電路。
左面是完整的濾波電路，圖中的電感是共模電感。關(guān)于共模電感，在后面我們進(jìn)行介紹。
右邊分別是差模、共模等效電路圖。
右上圖是差模等效電路，圖中的電感是共模電感的等效差模成分。
右下圖是共模等效電路，圖中的電感是共模電感。
DC模塊的輸入和輸出端都可以使用這個(gè)濾波電路。不同的是，濾波電路的接法。正確的接法是，圖中的共模電容（紅色圓圈中的兩個(gè)電容）總是靠近DC模塊一側(cè)。
制作濾波器時(shí)，需要注意的是，如果濾波器直接連接設(shè)備的電源線輸入端，可能要做線-外殼之間的耐壓或絕緣試驗(yàn)，這時(shí)，共模電容需要能夠承受試驗(yàn)電壓，通?？蛇_(dá)到500V，有些系統(tǒng)中，會(huì)達(dá)到1000V，甚至更高。因此，在選擇共模電容時(shí)要注意電容的耐壓值。
對(duì)于一般的DC模塊，共模電感的電感量0.5mH，差模電容的容量可以為1mf，共模電容的容量可以為0.1mf。之所以共模電容的容量較小，主要是考慮共模騷擾的頻率較高，沒(méi)有必要用更大的電容值。這樣選擇，可以降低差模電容的耐壓要求（為共模電容耐壓值的1/10），有利于減小濾波器的體積。
這里給大家展示了在DC模塊的輸入和輸出端安裝濾波器的效果。
這是我從實(shí)驗(yàn)室中隨便找了一個(gè)DC模塊進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)情況。
濾波器是按照前面電路制作的兩個(gè)濾波器，封裝在一個(gè)金屬殼內(nèi)。
由于這個(gè)DC模塊是塑料外殼封裝，為了提供濾波器的接地點(diǎn)，將DC模塊固定在了一個(gè)金屬板上，并將濾波器也固定在金屬板上。
上圖是DC模塊輸入端的情況，左邊的頻譜圖是沒(méi)有安裝濾波器時(shí)的傳導(dǎo)發(fā)射（用LISN測(cè)量的結(jié)果），右邊的是安裝了濾波器后的情況?？煽吹?，傳導(dǎo)發(fā)射明顯降低。
下圖是DC模塊的輸出端的情況。左邊的直流電壓波形是沒(méi)有安裝濾波器的情況，可以看到尖峰狀電壓，右邊的是安裝了濾波器的情況，可以看到尖峰狀的電壓已經(jīng)不見(jiàn)了。
我們?cè)谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)中，還測(cè)量了輻射的情況。
DC模塊產(chǎn)生輻射性騷擾的主要原因是輸入和輸出引線，這些引線起著天線的作用。因此，如果對(duì)輸出和輸入線做濾波，就能夠大大降低電磁輻射。
左面的是DC模塊的輸入、輸出端沒(méi)有安裝濾波器時(shí)的輻射情況，右面的是安裝了濾波器的輻射情況，可以看到輻射強(qiáng)度大大降低。
安裝了濾波器后的輻射強(qiáng)度可以認(rèn)為就是DC模塊本身的電磁輻射，從這里可以看到，模塊本身的電磁輻射實(shí)際較小，盡管這個(gè)DC模塊是塑料封裝的。
由于DC模塊的輻射主要產(chǎn)生于輸入線和輸出線，因此，為了保證最好的濾波效果，濾波器應(yīng)該盡量靠近DC模塊。也就是，是DC模塊與濾波器之間的連線盡量短。
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