原创 时源芯微｜大电源EMC设计的挑战

时源芯微专业EMC/EMI/EMS整改  EMC防护器件

噪声源分析：大功率电源输入电流常达 50 多安培，输入电流大使电流脉冲幅度增加，导致输入电容差模电压升高，抑制差模噪声难度大。共模噪声方面，电源连续工作时输出负载变化，开关管电压波形变化小，共模电压变化小。但大功率电源单个拓扑电路难承大功率，多采用多电路并联，虽解决功率问题却增加共模噪声源数量，总体差模和共模噪声显著。

耦合路径分析：耦合路径分传导和空间耦合。传导路径上，EMI 滤波器对噪声抑制关键。大功率电源输入电流大，为满足共模电感温升要求，铜线需达一定线径，受空间限制电感不能过大，只能减小感量。且大功率电源 PCB 布线要求主功率电源走线短粗，追求最低层数时 X/Y 电容布局走线去耦效果不佳，综合导致滤波器插损不足。空间耦合方面，大功率电源电感和变压器线圈高频电流大，产生强近场磁性干扰，在电源输入电路和共模电感上耦合更多噪声，使测得传导噪声大。

大电流共模滤波器是一种专门设计用于抑制共模噪声的电子元件，在电力电子系统中具有广泛的应用。以下从其工作原理、结构特点、应用场景、选型要点几个方面进行介绍：

工作原理

共模噪声是同时出现在两条或多条线路上的干扰信号，其幅度和相位相同。大电流共模滤波器主要通过共模电感来实现对共模噪声的抑制。共模电感由两个匝数相同、绕向相同的线圈绕制在同一磁芯上构成。当共模电流流过这两个线圈时，会在磁芯中产生同方向的磁通，由于磁芯的磁阻较小，磁通会迅速增大，从而在电感上产生较大的感抗，阻碍共模电流的通过，达到抑制共模噪声的目的。而对于差模信号，由于两个线圈中的电流方向相反，产生的磁通相互抵消，对差模信号的影响较小。

结构特点

磁芯材料：通常采用高磁导率的铁氧体磁芯，这种磁芯具有较高的磁导率和较低的磁损耗，能够在较宽的频率范围内有效地抑制共模噪声。

线圈绕制：线圈一般采用铜线绕制，为了承受大电流，铜线的线径通常较粗，以降低电阻和发热。同时，为了减小漏感和分布电容，线圈的绕制工艺也较为精细。

封装形式：为了适应不同的安装环境和电气要求，大电流共模滤波器有多种封装形式，如插件式、贴片式等。插件式滤波器通常具有较大的体积和较高的功率承受能力，适用于大功率电源系统；贴片式滤波器则体积较小，适用于对空间要求较高的电路板。

应用场景

大功率电源系统：如工业电源、通信电源、服务器电源等，这些电源系统通常具有较大的输出电流，容易产生较强的共模噪声，使用大电流共模滤波器可以有效地抑制噪声，提高电源的稳定性和可靠性。

电机驱动系统：在电机驱动系统中，电机的运行会产生大量的电磁干扰，这些干扰会通过电源线传导到其他设备中。大电流共模滤波器可以有效地抑制这些干扰，保证电机驱动系统的正常运行。

新能源汽车：新能源汽车中的电池管理系统、电机控制器等部件都需要使用大电流共模滤波器来抑制共模噪声，提高系统的电磁兼容性。