耦合通道的系統(tǒng)函數(shù)

傳導(dǎo)干擾的耦合通道是電阻、電容和電感所組成的多端口網(wǎng)絡(luò)，嚴(yán)格來說，是一個(gè)非線性的變拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)。在研究開關(guān)電源的電磁干擾時(shí)，不少情況下可以將其近似為一個(gè)線性系統(tǒng)，對現(xiàn)存的電源可以通過測試得到耦合通道的系統(tǒng)函數(shù)。在實(shí)測了AC/DC Boost開關(guān)電源（被測電源主電路及測試電路見圖1）的噪聲后，選擇了功率MOSFET（V）兩端的電壓和輸出二極管（D）的電流作為干擾源，對電網(wǎng)的干擾則是上述兩個(gè)干擾源通過耦合通道在電源相線和中線上的兩個(gè)LISN的50Ω電阻上產(chǎn)生的響應(yīng)ulisn1與ulisn2（見圖1）。干擾源和ulisn1、ulisn2之間的關(guān)系用圖2中的框圖表示，用公式來描述時(shí)則如式（14－1）所示。

　　圖1 AC/DC Bocet開關(guān)電源作電路及其干擾發(fā)射測試電路

　　圖2 開關(guān)電源中描述電磁干擾傳播通道的系統(tǒng)函數(shù)模型

　　圖3給出了耦合通道的幅頻響應(yīng)|H1(f)|。

　　圖3 耦合通道的幅頻響應(yīng)|H1(f)|

　　AC/DC Boost開關(guān)電源對電網(wǎng)的干擾ulisn1、ulisn2實(shí)際上是功率MOSFET（V）兩端的電壓uv和輸出二極管D的電流iD共同作用的結(jié)果。根據(jù)下列公式可以求出開關(guān)電源對電網(wǎng)干擾的共模電壓：

　　可知，對電網(wǎng)干擾電壓是由犭D和u y的共同作用產(chǎn)生的。分析表明，此開關(guān)電源的MOSFET管上的電壓跳變產(chǎn)生的共模電壓分量［H1（f）+H3（f）］uv比輸出二極管的電流跳變產(chǎn)生的共模電壓分量［H1（f）+H3（f）］iD（見圖4）要大近20 dB。因此，共模干擾主要是開關(guān)元件的電壓跳變產(chǎn)生的。但是，“電流跳變不產(chǎn)生共模干擾”的說法是不夠準(zhǔn)確的。根據(jù)式（14－2）還可以知道，在低壓大電流的電源中，電壓跳變是共模電壓干擾的主要來源的這一命題也是值得進(jìn)一步研究的。

　　圖4 對電網(wǎng)共模干擾電壓的貢獻(xiàn)

　　由上述可知，在頻率不是十分高的情況下，開關(guān)電源的干擾源、耦合通道和受擾體實(shí)質(zhì)上構(gòu)成了一個(gè)多輸入、多輸出的電網(wǎng)絡(luò)，而將其分解為共模和差模來研究只是上述復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一種處理方法。這種處理在有些場合用起來比較方便，如共模濾波器的設(shè)計(jì)等。雖然有的學(xué)者研究了如何測定電力電子裝置干擾的共模分量和差模分量，但共模通道和差模通道是由哪些元件構(gòu)成的一直未見有系統(tǒng)的報(bào)道，共模干擾是由dot ／d彥產(chǎn)生的說法也未必是正確的。在電力電子裝置中，元件對地的雜散電容是共模干擾電流的通道的重要一部分，但對地的雜散電容就未必不是差模通道組成的一部分（見圖1），有的文獻(xiàn)提出的共模干擾和差模干擾的相互轉(zhuǎn)換就暗含著這一點(diǎn)。因此用系統(tǒng)函數(shù)的方法來描述電力電子裝置的干擾耦合通道更基本一些。研究耦合通道的系統(tǒng)函數(shù)與各元件構(gòu)成的關(guān)系，建立耦合通道的電路模型之后，許多系統(tǒng)分析的成果如靈敏度的分析、模態(tài)的分析等，都可以用來研究電力電子裝置的EMI的調(diào)試和預(yù)測，這些也是要進(jìn)一步研究的。

　　AC/DC Boost開關(guān)電源對電網(wǎng)的干擾ulisn1、ulisn2實(shí)際上是功率MOSFET（V）兩端的電壓uv和輸出二極管D的電流iD共同作用的結(jié)果。根據(jù)下列公式可以求出開關(guān)電源對電網(wǎng)干擾的共模電壓：

　　可知，對電網(wǎng)干擾電壓是由犭D和u y的共同作用產(chǎn)生的。分析表明，此開關(guān)電源的MOSFET管上的電壓跳變產(chǎn)生的共模電壓分量［H1（f）＋H3（f）］uv比輸出二極管的電流跳變產(chǎn)生的共模電壓分量［H1（f）＋H3（f）］iD（見圖4）要大近20 dB。因此，共模干擾主要是開關(guān)元件的電壓跳變產(chǎn)生的。但是，“電流跳變不產(chǎn)生共模干擾”的說法是不夠準(zhǔn)確的。根據(jù)式（14－2）還可以知道，在低壓大電流的電源中，電壓跳變是共模電壓干擾的主要來源的這一命題也是值得進(jìn)一步研究的。

　　圖4 對電網(wǎng)共模干擾電壓的貢獻(xiàn)

　　由上述可知，在頻率不是十分高的情況下，開關(guān)電源的干擾源、耦合通道和受擾體實(shí)質(zhì)上構(gòu)成了一個(gè)多輸入、多輸出的電網(wǎng)絡(luò)，而將其分解為共模和差模來研究只是上述復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一種處理方法。這種處理在有些場合用起來比較方便，如共模濾波器的設(shè)計(jì)等。雖然有的學(xué)者研究了如何測定電力電子裝置干擾的共模分量和差模分量，但共模通道和差模通道是由哪些元件構(gòu)成的一直未見有系統(tǒng)的報(bào)道，共模干擾是由dot ／d彥產(chǎn)生的說法也未必是正確的。在電力電子裝置中，元件對地的雜散電容是共模干擾電流的通道的重要一部分，但對地的雜散電容就未必不是差模通道組成的一部分（見圖1），有的文獻(xiàn)提出的共模干擾和差模干擾的相互轉(zhuǎn)換就暗含著這一點(diǎn)。因此用系統(tǒng)函數(shù)的方法來描述電力電子裝置的干擾耦合通道更基本一些。研究耦合通道的系統(tǒng)函數(shù)與各元件構(gòu)成的關(guān)系，建立耦合通道的電路模型之后，許多系統(tǒng)分析的成果如靈敏度的分析、模態(tài)的分析等，都可以用來研究電力電子裝置的EMI的調(diào)試和預(yù)測，這些也是要進(jìn)一步研究的。