摘要：EMI滤波器是解决电磁兼容问题的一个有效器件。EMI滤波器的插入损耗测试分为共模及差模，标准中有对差模测试进行简单描述。本文主要对差模测试进行详细介绍，比较分析了几款不同的变压器对差模测试的影响。
EMI filter is a important device to solve the EMI problem. The insert loss of EMI filter test including common mode and different mode, different mode test method is briefly described in the standard.This paper introduce the different mode test, compares and analyses the influence of several different transformers on the different mode test.
Keyword: Filter common mode different mode transformer
1.简介
EMI滤波器广泛使用在医疗电子、轨道交通、伺服驱动等系统的电源及驱动部分。EMI滤波器主要起到电源滤波的作用，对EMI测试中的传导测试及辐射测试有着重要的作用。EMI的传导骚扰根据骚扰类型分为：共模骚扰及差模骚扰。在电源端共模骚扰指的是电源线对地线之间的骚扰，这种骚扰是不对称骚扰，主要是由于电源线与地线之间的分布电容导致，高频骚扰通过分布电容加载在线地之间。在电源端差模骚扰指的是电源线线之间的骚扰，这种骚扰是对称骚扰，由于线线之间的X电容在高频下ESR(等效串联电阻)及ESL（等效串联电感）的存在，高频骚扰通过ESR及ESL加载在线线之间。EMI滤波器广泛应用在电源输入端及输出端，驱动线的输入及输出端。
2.EMI滤波器的插入损耗测试
EMI滤波器主要的测试指标就是插入损耗。插入损耗是指滤波器对射频信号的抑制能力。根据GB/T 7343-2017的描述，当输入阻抗与输出阻抗都相等时，都是50欧姆时,用公式表示为【1】：
插入损耗标准CISPR17：2014及GB/T 7343-2017有插入损耗的测试方法[1][2]。标准中介绍的，EMI滤波器插入损耗应该在有偏置电流和无偏置电流的两种情况下进行，本文主要讨论的是无偏置电流的情况下的测试。标准中介绍，使用合适的扫描信号发生器以及同步调谐的接收机或者网络分析仪可以大大地简化测试程序，本文的测试使用的是网络分析仪。
2.1 共模骚扰的测试
滤波器输入端的L线与N线接在一起，接至信号源或网络分析仪的一个端口的正极。滤波器输入端的L线与N线接在一起，接至接收机或网络分析仪的另一个端口的正极。
滤波器的地线接至信号源及接收机或网络分析仪的负极。
采用网络分析仪测试共模的布置图为：
标准CISPR17:2014及GB/T 7343-2017描述的是采用1:1隔离变压器测试。对于非对称的插入损耗测试是50欧姆电阻法。这两种方法采用的布置图完全不一样。
2.3 隔离变压器
在各种功率及电能的转换过程中，需要用变压器实现，有的体积比较大。由于大的变压器不好安装，本文主要讨论小型的隔离变压器。隔离变压器指的是原边与副边电气隔离，通过磁场的耦合实现能量的传输。隔离变压器有电源线隔离变压器与信号线隔离变压器，电源线隔离变压器主要实现AC220V及AC380V的隔离，信号线隔离变压器主要用于信号线的隔离，如：电力载波通信及网络通信等。
隔离变压器的主要指标：
（1）额定电压：指变压器的工作电压，是交流还是直流，是380V还是220V还是110V还是更低的电压。
（2）额定电流：根据原边功率及副边功率计算出。
（3）工作频率：不同的变压器传输的能量或信号的频率不同，同一变压器在不同频率下的隔离度及损耗也不一样。
（4）插入损耗：变压器输出侧电压与输入侧电压之比，通常用对数形式表示，不同的变压器使用的材质不同，相对应的磁损性也不同。
（5）电感量：在磁芯或磁环上绕的圈数不同电感量也不同。
（6）漏感：原边的磁通没有全部耦合到副边，产生的泄露磁通对应的电感就是漏感，由于采用的磁材不同及绕线工艺不同，漏感也不同，
（7）分布电容：分布电容主要有不同绕组间的耦合电容及本绕组的电容，分布电容的存在使对高频信号更容易通过电容耦合通过。
（8）绝缘耐压：不同绕组之间要有绝缘隔离，有些强脉冲场合对这个指标要求很高。
通过分布参数，来描述高频变压器的高频等效电路模型，如下图所示[4][5]。
对同一款滤波器进行分析得出的测试结果如下所示：
测试结果分析：
（1）不同的变压器测试的结果有差异，特别是#1变压器。通过表格1，可以看出#1变压器的感量特别大，是其他4款变压器的200多倍。
（2）#2，#3，#5这三款变压器测试的结果基本一致，使用#3变压器的低频段与使用#2及#5的有差异。
（3）使用#4变压器测试结果在低频段与#1，#2，#3很接近，在高频段差异很大。
4 结论
（1）差模模式的插入损耗测试的正确的表述为采用变压器法。
（2）差模模式的插入损耗测试，采用不同的变压器对测试结果的影响比较大。
（3）在测试中需要备注变压器的类型及关键指标，不然测试结果无法重现。
参考文献：
[1]GB/T 7343-201.无源EMC滤波器器件抑制特性的测量方法
[2]CISPR17:2011.Method of measurement of the suppression characteristics of passive EMC filtering devices.
[3] 简力，宋芳.EMI滤波器测试技术研究[J].计算机与数字工程.2015(1)
[4]Colonel Wm.T.Mclyman 著，周京华等译. Transformer and Inductor Design Handbook FOURTH EDITION[M].中国电力出版社.2014
[5] 高频变压器等效模型与参数计算测定.朱洪文. 河北工业大学硕士论文.2012年
论文作者:邵华东
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/27
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