引言
電子技術的迅速發(fā)展,，對電子儀器和設備提出了更高的要求：性能上，更加安全可靠,；功能上,，不斷增加；使用上,，自動化程度越來越高,；體積上，要日趨小型化,。這使得具有眾多優(yōu)點的開關電源在計算機、通信,、航天,、彩色電視等方面得到了日益廣泛的應用,。但是,，在開關穩(wěn)壓電源中,，開關管工作在開關狀態(tài)，其交變電壓和電流會通過電路的元器件產(chǎn)生很強的尖峰干擾和諧振干擾,。這些干擾嚴重地污染了市電電網(wǎng),，影響了鄰近電子儀器及設備的正常工作；同時,，由于這一缺點,，使得開關電源無法應用于一些精密的電子儀器中，因此,，盡量降低開關電源的電磁干擾,，提高其使用范圍，是從事開關電源設計必須考慮的問題[1],。
濾波器的設計及實現(xiàn)" onclick="get_larger(this)" src="http://files.chinaaet.com/images/20100914/73c6d3bc-47d8-4002-8b0a-45e227c8abf2.jpg" />
本文應用了二端口網(wǎng)絡的原理,，對開關電源中直流EMI濾波器進行了分析，給出了直流EMI濾波器設計的一般方法及相關參數(shù)的計算方法,。
1 基于二端口網(wǎng)絡直流EMI濾波器的設計
目前廣泛使用的開關電源,，無論單橋式、推挽式,、半橋式,、全橋式都可以歸納為圖1所示的形式[2]（以單相為例）。
由圖1可以看出,，通過對直流EMI濾波器的配置,，可以改變電路的等效阻抗，進而達到預期的濾波效果,。
直流EMI濾波器雙端口網(wǎng)絡模型如圖2所示,。其混合參數(shù)方程為
式中：g11為輸入導納；
g22為輸出阻抗,；
g12為反向電流增益,；
g21為正向電壓增益。
由式（1）可以等效出如圖3所示的原理圖,。
直流EMI濾波器設計必須滿足以下幾項要求：
1）要保證濾波器在濾波的同時，不影響電源的帶負荷能力,；
2）對于輸入的直流分量,，要求濾波器盡量不造成衰減；
3）對于諧波分量,，濾波器要有良好的濾波效果,。
結合混合參數(shù)方程及等效原理圖,由要求1）知，濾波器的輸入導納和輸出阻抗要盡可能小,，即g11=g22=0
由要求2）知,，低頻時,，反向電流增益g12和正向電壓增益g21設計值要盡量為1，而輸入導納和輸出阻抗要盡可能小,也即g12=g21=1,，g11=g22=0,；
由要求3）知，高頻時,，g11,，g12，g21,，g22都要盡可能地小。
以上的分析結論就是直流EMI濾波器設計的一般方法及濾波效果的評判標準,。
2 實例分析
LC濾波器和四階直流線路濾波器是工程實際中常用的濾波器,下面就以上面的結論分析其濾波效果,。圖4為LC濾波器原理圖,。
其混合參數(shù)方程為
對于直流分量,，由于f趨向于0，對應有ω=2πf趨向于0,；顯然g11=g22=0,；g12=g21=1。
對于諧波分量,，
考慮到當ωL>10時,，顯然有g11=g12=g21=g22=0。分析系統(tǒng)的輸入導納和輸出阻抗,，要保證輸入導納g11趨向于0,，必然使得L取值很大,；要保證輸出阻抗g22趨向于0，必然使得C取值同樣很大,，這給工程實際應用帶來了局限性,，這也正是LC濾波器的缺點。
在工程實際中廣泛應用的四階直流線路濾波器其原理圖如圖5所示,。
其混合參數(shù)方程為
如果令z=1/L1sg,，則可以求得相應的參數(shù)如下：
g11=gz；g12=g21=z,；g22=－L1sz,。
下面分析此濾波器電壓傳遞函數(shù)的幅頻特性，濾波器的電壓傳遞函數(shù)為
將參數(shù)g代入,，應用MATLAB做出其對數(shù)幅頻特性曲線如圖6所示,。
顯然，在低頻段輸出電壓的衰減較小,，高頻段的濾波效果比較明顯,。
由以上分析可以看出，由于此電路元件參數(shù)的選擇范圍較寬,因此較容易設計出滿足設計要求,，且適用于工程實際的濾波器,。作者已將此電路應用到了為長沙某公司所設計的開關電源中。
設計要求為：
1）輸入1000V的尖峰電壓,最大產(chǎn)生20A電流,；
2）濾波器輸出電流從0～25A變化時,，造成513V電壓波動不超過2％。
據(jù)此設計要求可得到設計允許值為：
g11=20/1000=0.02,；
g22=U/I=(513＊2％)/25=0.4,。
最終選定的參數(shù)值為：
L1=500μH；L2=140μH,；R0=0.3Ω,；
C1=470μF；C2=40μF,。
將這組參數(shù)值代入式(3)得到:
g=5,；z=0.003；
g11=gz=0.015,；g12=g21=0.003,；g22=0.2。
加入此濾波器前后開關電源輸出電壓波形如下圖7所示,。
3 結語
本文應用二端口網(wǎng)絡原理,，對開關電源EMI濾波器的設計要求進行了分析總結，得出了3條設計要求,，它適合于任何濾波器的設計,。從該設計要求出發(fā)，可以對現(xiàn)有的開關電源EMI濾波器性能進行分析,。本文給出了一個應用該要求設計出的EMI濾波器,，并用在了工程實際，運行結果表明該原理理論性與實踐性均較好,，具有通用性,。