一种用于抑制开关噪声的滤波器优化设计方法
【专利摘要】本专利是一种用于抑制开关噪声的滤波器优化设计方法，首先通过线性阻抗稳定网络给开关电源供电，负载端用纯阻性负载并加至开关电源最大输出负载；然后通过线性阻抗稳定网络把开关线产生的共模、差模噪声通过差模、共模噪声分离器进行共模、差模噪声分离，其中差模噪声通过差模滤波网络载板，并利用示波器来检测差模滤波网络效果，比较差模滤波网络噪声输出跟输入电压比值，粗略估算差模滤波网络插入损耗值，用最少的差模滤波器件满足标准限值要求并达到滤波最优化；同样共模噪声通过共模滤波网络载板，并利用示波器来检测共模滤波网络效果，比较共模滤波网络噪声输出跟输入电压比值，粗略估算共模滤波网络插入损耗值，用最少的共模滤波器件满足标准限值要求并达到滤波最优化。
【专利说明】一种用于抑制开关噪声的滤波器优化设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种计算机应用【技术领域】，具体地说是一种用于抑制开关噪声的滤波器优化设计方法。
【背景技术】
[0002]开关电源相对线性电源具有效率高、小型化的特点，非常符合现代工业的需求，在计算机及其外围设备、通信、自动控制、家用电器等各种领域里应用广泛；其相对线性电源主要缺点是会产生电磁干扰，主要原因是开关电源通过电路控制晶体管进行高速的导通与截止，晶体管高速通断就会产生电压、电流的变化，功率开关管在开关过程中引起电压和电流的快速变化，通过电路中的其他元件产生尖峰干扰和谐振干扰，这些噪声会以传导、辐射等耦合途径影响系统内部电路的以及其他系统的正常工作。
[0003]电磁兼容问题在各行各业中备受重视，直接关系到产品能否投放市场，因此产品设计中充分考虑到开关电源产生的电磁干扰，要想方设法进行抑制。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于抑制开关噪声的滤波器优化设计方法。
[0005]本发明的目的是按以下方式实现的，产品在使用开关电源时不可避免的会产生噪声，按照其传输的形式分为共模噪声和差模噪声。差模噪声是噪声电流在信号线与信号地线之间或电源线的火线和零线之间的流动；而共模噪声是噪声电流在电缆与大地之间形成的回路中流动，滤波器是一种二端口网络，它具有选择频率的特性，利用信号阻抗失配原理可以让某些频率顺利通过，而对其他频率则加以阻拦；
开关电源在接近满载输出时，其尖峰干扰及谐波干扰会更大，滤波器设计时必须要保证开关电源满负荷工作；其次要保证滤波网络的频率谐振点要低于开关电源开关频率及电磁兼容标准限值下限频点即两者取最低，具体设计步骤如下:
首先通过线性阻抗稳定网络给开关电源供电，负载端用纯阻性负载并加至开关电源最大输出负载；然后通过线性阻抗稳定网络把开关线产生的共模、差模噪声通过差模、共模噪声分离器进行共模、差模噪声分离，其中差模噪声通过差模滤波网络载板，并利用示波器来检测差模滤波网络效果，比较差模滤波网络噪声输出跟输入电压比值，粗略估算差模滤波网络插入损耗值，用最少的差模滤波器件满足标准限值要求并达到滤波最优化；
同样共模噪声通过共模滤波网络载板，并利用示波器来检测共模滤波网络效果，比较共模滤波网络噪声输出跟输入电压比值，粗略估算共模滤波网络插入损耗值，用最少的共模滤波器件满足标准限值要求并达到滤波最优化。
[0006]共模噪声、差模噪声在开关电源中是并存的状态，根据以上设计，把差模滤波网络和共模滤波网络合并即可达到滤波器设计最优化。
[0007]本发明的目的有益效果是:开关电源由于转化效率高、体积小，大大降低了电源的散热成本、提高了电源稳定性及使用寿命，在各行业中备受推崇；但是开关电源也有其缺陷，会产生电磁干扰，不仅会影响设备内部其他信号的正常运作，而且对同一供电网络上的其他设备产生不利影响。采用此方法可以更加有针对性的解决开关电源带来的电磁干扰问题，减少系统内及系统间的电磁干扰。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是开关噪声滤波器工作原理示意图。
【具体实施方式】
[0009]参照说明书附图对本发明的一种用于抑制开关噪声的滤波器优化设计方法作以下详细地说明。
[0010]产品在使用开关电源时不可避免的会产生噪声，按照其传输的形式分为共模噪声和差模噪声。差模噪声是噪声电流在信号线与信号地线之间(或电源线的火线和零线之间)流动；而共模噪声是噪声电流在电缆与大地之间形成的回路中流动。滤波器是一种二端口网络，它具有选择频率的特性，利用信号阻抗失配原理可以让某些频率顺利通过，而对其他频率则加以阻拦。
[0011]开关电源在接近满载输出时，其尖峰干扰及谐波干扰会更大，滤波器设计时必须要保证开关电源满负荷工作；其次要保证滤波网络的频率谐振点要低于开关电源开关频率及电磁兼容标准限值下限频点(两者取最低)。首先通过线性阻抗稳定网络给开关电源供电，负载端用纯阻性负载并加至开关电源最大输出负载；然后通过线性阻抗稳定网络把开关线产生的共模、差模噪声通过差模、共模噪声分离器进行共模、差模噪声分离，其中差模噪声通过差模滤波网络载板，并利用示波器来检测差模滤波网络效果，比较差模滤波网络噪声输出跟输入电压比值，粗略估算差模滤波网络插入损耗值，用最少的差模滤波器件满足标准限值要求并达到滤波最优化；同样共模噪声通过共模滤波网络载板，并利用示波器来检测共模滤波网络效果，比较共模滤波网络噪声输出跟输入电压比值，粗略估算共模滤波网络插入损耗值，用最少的共模滤波器件满足标准限值要求并达到滤波最优化。
[0012]共模噪声跟差模噪声在开关电源中是并存的状态，根据以上设计，把差模滤波网络和共模滤波网络合并即可达到滤波器设计最优化。
[0013]除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
【权利要求】
1.一种用于抑制开关噪声的滤波器优化设计方法，其特征在于产品在使用开关电源时不可避免的会产生噪声,按照其传输的形式分为共模噪声和差模噪声,差模噪声是噪声电流在信号线与信号地线之间或电源线的火线和零线之间的流动；而共模噪声是噪声电流在电缆与大地之间形成的回路中流动，滤波器是一种二端口网络，它具有选择频率的特性，利用信号阻抗失配原理可以让某些频率顺利通过，而对其他频率则加以阻拦； 开关电源在接近满载输出时，其尖峰干扰及谐波干扰会更大，滤波器设计时必须要保证开关电源满负荷工作；其次要保证滤波网络的频率谐振点要低于开关电源开关频率及电磁兼容标准限值下限频点即两者取最低，具体设计步骤如下: 首先通过线性阻抗稳定网络给开关电源供电，负载端用纯阻性负载并加至开关电源最大输出负载；然后通过线性阻抗稳定网络把开关线产生的共模、差模噪声通过差模、共模噪声分离器进行共模、差模噪声分离，其中差模噪声通过差模滤波网络载板，并利用示波器来检测差模滤波网络效果，比较差模滤波网络噪声输出跟输入电压比值，粗略估算差模滤波网络插入损耗值，用最少的差模滤波器件满足标准限值要求并达到滤波最优化； 同样共模噪声通过共模滤波网络载板，并利用示波器来检测共模滤波网络效果，比较共模滤波网络噪声输出跟输入电压比值，粗略估算共模滤波网络插入损耗值，用最少的共模滤波器件满足标准限值要求并达到滤波最优化； 共模噪声、差模噪声在开关电源中是并存的状态，根据以上设计，把差模滤波网络和共模滤波网络合并即可达到滤波器设计最优化。
【文档编号】H02M1/14GK104201878SQ201410444428
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】徐成焱, 耿士华, 刘泽 申请人:山东超越数控电子有限公司