本文主要介绍某空调EMI滤波电路的设计与仿真。通过对滤波电路中的X电容、Y电容、共模电感、差模电感等进行单独建模,搭建滤波电路,通过Designer对其进行S参数仿真,Q3D进行PCB板寄生参数提取,并通过网络分析仪对相应的滤波PCB板进行测试,验证该仿真方法的正确性与有效性。
2.3 共模扼流圈
共模扼流圈对于传导EMI噪声的抑制具有非常重要的作用。但由于其自身磁性材料的频率特性、绕组漏感、寄生电容等因素影响,很难准确对其进行等效电路建模[11-14],在本文中我们将采用利用矢量网络分析仪测试现有共模扼流圈的方法得到其等效二端口S参数,并将其代入整体电路中进行仿真。利用矢网直接测试可以更实际的反映出共模扼流圈频谱特性。
由于共模扼流圈对于抑制共模干扰和差模干扰的原理不同,因此我们在测试时分别对其进行差模测试和共模测试。本文中我们采用R&S的型号为ZNB 8的矢量网络分析仪进行测试,由于空调对于传导测试频段为150kHz~30MHz,本文中主要考虑该EMI电源滤波电路对传导干扰的抑制作用,故对共模扼流圈的测试频段设置为9kHz~30MHz。图10为共模扼流圈(10mH/10A)差模、共模测试结果。

图10 共模扼流圈(10mH/10A)网分测试结果
2.4 PCB走线
随着频率的增加,PCB中的走线将变得不再理想,其上的电感、电阻及线间的电容等将对PCB板特性影响增加。为了更加准确的反映出PCB板布局、布线等因素对滤波板特性的影响[15-16],本文采用Q3D对滤波PCB板进行寄生参数提取,得到相应的CG、AC LR等参数,并将其代入到Designer中与各滤波器件互联,仿真整体滤波电路。图11为Q3D对滤波板提取CG值示意图,本文中Q3D仿真频段为9kHz~30MHz。

图11 Q3D提取滤波板CG值结果
3 滤波电路仿真及测试验证
滤波器的特性与其源端、负载端的阻抗直接相关,本文中为了更好的将仿真与测试做对比,源端和负载端的阻抗均采用50Ω进行仿真和测试。
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