摘要：介绍了根据二端口网络理论的开关电源直流EMI滤波器规划的一般原理和办法。该原理适合于任何滤波器的规划，在实践运用中取得了杰出的滤波作用。
关键词：EMI滤波器；输入导纳；输出阻抗
0 导言
电子技术的迅速发展，对电子仪器和设备提出了更高的要求：功能上，愈加安全可靠；功能上，不断添加；运用上，自动化程度越来越高；体积上，要日趋小型化。这使得具有很多长处的开关电源在计算机、通讯、航天、彩色电视等方面得到了日益广泛的运用。可是，在开关稳压电源中，开关管作业在开关状况，其交变电压和电流会经过电路的元器件发生很强的尖峰搅扰和谐振搅扰。这些搅扰严重地污染了市电电网，影响了附近电子仪器及设备的正常作业；一起，因为这一缺陷，使得开关电源无法运用于一些精细的电子仪器中，因而，尽量下降开关电源的电磁搅扰，进步其运用规模，是从事开关电源规划有必要考虑的问题。
本文运用了二端口网络的原理，对开关电源中直流EMI滤波器进行了剖析，给出了直流EMI滤波器规划的一般办法及相关参数的计算办法。
1 根据二端口网络直流EMI滤波器的规划
现在广泛运用的开关电源，不管单桥式、推挽式、半桥式、全桥式都能够概括为图1所示的方式（以单相为例）。
图1 开关电源的一般性原理图
由图1能够看出，经过对直流EMI滤波器的装备，能够改动电路的等效阻抗，从而到达预期的滤波作用。
直流EMI滤波器双端口网络模型如图2所示。其混合参数方程为
（1）
式中：g11为输入导纳；
g22为输出阻抗；
g12为反向电流增益；
g21为正向电压增益。
图2 直流EMI滤波器双端口网络模型
由式（1）能够等效出如图3所示的原理图。
图3 直流EMI滤波器等效原理图
直流EMI滤波器规划有必要满意以下几项要求：
1）要确保滤波器在滤波的一起，不影响电源的带负荷才能；
2）关于输入的直流重量，要求滤波器尽量不形成衰减；
3）关于谐波重量，滤波器要有杰出的滤波作用。
结合混合参数方程及等效原理图,由要求1）知，滤波器的输入导纳和输出阻抗要尽或许小，即g11=g22=0
由要求2）知，低频时，反向电流增益g12和正向电压增益g21规划值要尽量为1，而输入导纳和输出阻抗要尽或许小,也即g12=g21=1，g11=g22=0；
由要求3）知，高频时，g11，g12，g21，g22都要尽或许地小。
以上的剖析定论便是直流EMI滤波器规划的一般办法及滤波作用的评判规范。
2 实例剖析
LC滤波器和四阶直流线路滤波器是工程实践中常用的滤波器,下面就以上面的定论剖析其滤波作用。图4为LC滤波器原理图。
图4 LC滤波器原理图
其混合参数方程为
（2）
关于直流重量，因为f趋向于0，对应有ω=2πf趋向于0；显着g11=g22=0；g12=g21=1。
关于谐波重量，
|g11|=
；|g12|=
=|g21|；|g22|=
。
考虑到当ωL>10时，显着有g11=g12=g21=g22=0。剖析体系的输入导纳和输出阻抗，要确保输入导纳g11趋向于0，必定使得L取值很大；要确保输出阻抗g22趋向于0，必定使得C取值相同很大，这给工程实践运用带来下场限性，这也正是LC滤波器的缺陷。
在工程实践中广泛运用的四阶直流线路滤波器其原理图如图5所示。
图5 四阶直流线路滤波器原理图
其混合参数方程为
（3）
式中：
g=
。
假如令z=
，则能够求得相应的参数如下：
g11=gz；g12=g21=z；g22=－L1sz。
下面剖析此滤波器电压传递函数的幅频特性，滤波器的电压传递函数为
G(s)=
=
（4）
将参数g代入，运用MATLAB做出其对数幅频特性曲线如图6所示。
图6 体系的幅频特性曲线
显着，在低频段输出电压的衰减较小，高频段的滤波作用比较显着。
由以上剖析能够看出，因为此电路元件参数的挑选规模较宽,因而较简单规划出满意规划要求，且适用于工程实践的滤波器。作者已将此电路运用到了为长沙某公司所规划的开关电源中。
规划要求为：
1）输入1000V的尖峰电压,最大发生20A电流；
2）滤波器输出电流从0～25A变化时，形成513V电压动摇不超越2％。
据此规划要求可得到规划答应值为：
g11=20/1000=0.02；
g22=U/I=(513＊2％)/25=0.4。
终究选定的参数值为：
L1=500μH；L2=140μH；R0=0.3Ω；
C1=470μF；C2=40μF。
将这组参数值代入式(3)得到:
g=5；z=0.003；
g11=gz=0.015；g12=g21=0.003；g22=0.2。
参加此滤波器前后开关电源输出电压波形如下图7所示。
(a) 未加滤波器电源输出波形
(b) 参加滤波器后电源输出波形
图7 开关电源输出波形
3 结语
本文运用二端口网络原理，对开关电源EMI滤波器的规划要求进行了剖析总结，得出了3条规划要求，它适合于任何滤波器的规划。从该规划要求动身，能够对现有的开关电源EMI滤波器功能进行剖析。本文给出了一个运用该要求规划出的EMI滤波器，并用在了工程实践，运转结果表明该原理理论性与实践性均较好，具有通用性。
