测量高频，共模电流，电压和阻抗（第一部分）

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介绍

为了在建模电力电子设备时获得准确的EMI分析，对测量噪声源和传播路径的阻抗至关重要。对于辐射EMI，相应的频带通常在30MHz和1GHz之间。由于高频，可以难以测量电压，电流和阻抗等参数。

本文是三部分系列的第一部分，讨论使用反激式转换器的高频，共模（CM）电流，电压和阻抗的测量方法。这些方法归功于佛罗里达大学教授和IEEE研究员王硕博士。

第一部分将引入辐射的EMI模型并测量反激式转换器拓扑中的高频CM电流。第二部分将解决CM电流的测量误差，然后探索如何测量反激式转换器中的CM阻抗。最后，第III部分将讨论开关噪声源效果，测量等效电压源，并验证所提出的测量方法。

辐射EMI的基本原理

当转换器在电路中操作时，DV / DT节点和DL / DT环路产生高频。高频CM电压（V._一种）在输入和输出线之间产生。注意，这些线路相当于一对偶极天线。V._一种产生高频，CM电流（i_一种）在输入和输出线上，其以电磁场的形式向外辐射能量。

根据Tevenin的定理，可以将转换器的辐射模型简化为其电压源和串联阻抗（参见图1）。

图1：转换器的辐射EMI模型

为了构建精确的辐射模型和预测辐射EMI，设计人员必须知道模型的关键参数，包括噪声源（V._S.），励磁电压（V_一种），激励电流（I_一种），来源阻抗（r_S.）和天线阻抗（x_S.）。

使用天线阻抗分析辐射EMI

图2显示了天线能量的模型，它由三个部分组成。第一部分在两极之间转换，不会向外辐射。对应于这种无功功率的阻抗可以通过JX表示_一种。第二部分代表发出的能量（r_R.），最后部分是代表电缆功率损耗的电阻（R_L.）。

图2：天线阻抗等效模型

在考虑到天线的阻抗之后获得总辐射的EMI模型。通过将电磁场模型转换为电路模型，工程师可以有效地分析EMI。

测量辐射EMI

为了测量辐射的EMI，确定由转换器产生的电磁场的强度从一定距离。从转换器（R）的距离中考虑电场。最大电场强度（e_最大限度）可以用等式（1）计算：

其中V._S.表示噪声源，η是波阻抗，D是方向性。D表示球面平均功率密度方向上的最大功率密度比（具有通过测量或模拟获得的半径的R.

为了预测最终的辐射结果，本文系列将使用反激式转换器找到精确的噪声电压，CM电流和阻抗。

在反激式转换器中测量高频，CM电流

图3显示了反激式转换器的拓扑结构和CM电流路径。

图3：反激式转换器电路

在CM路径上，初级侧包括CM过滤器，整流桥和电解电容器。CM电流通过变压器流到次级侧和输出线。注意，整流桥的结电容在高频下具有最小的阻抗，这可以被认为是短路。此外，输入和输出电解电容器的阻抗也很小;在高频下，它可以被认为是短路。因此，输入线和输出线应被认为是电路中的两个节点（在图3中指出为“A”和“B”）。

图4显示了辐射模型。在这个模型中，v_厘米是等效噪声电压源，其在第III部分进一步详细讨论。Z._CMTRANS.是变压器的cm阻抗，而z_CMCONV.是循环上的其他组件的CM阻抗，例如PCB痕迹和滤波器。cm电流（i_厘米）测量为在输入和输出线上变得相同方向的电流。