实验四电源滤波器插入损耗仿真.docx
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实验四电源滤波器插入损耗仿真
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实验四电源滤波器插入损耗仿真(总10页)
电磁场与电磁兼容
实验报告
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教师:
5月28日
实验四电源滤波器插入损耗仿真实验
一、实验目的
通过对电源滤波器基本电路的仿真实验,掌握电源滤波器构成以及各器件的功能和作用,理解滤波器EMI防护原理。
二、实验原理和内容
实验原理图:
图1电源滤波器电路图
电源滤波器是一种多级差模和共模低通滤波器级联的应用实例,它可同时滤去差模和共模两种模式的高频噪声。
图1所示为电源滤波器的原理图。
L1和L2是差模电感扼流圈,电感量一般选取几十至几百毫亨,C1是差模滤波电容,一般选取~,L3和L4是共模扼流圈,电感量约为几毫亨,绕在同一个铁氧体环上,C2和C3是共模滤波电容,电容量一般选取几纳法。
插入损耗计算公式:
图2共模扼流圈
实验内容:
使用EWB或Multisim等电路仿真软件,对电源滤波器进行仿真,通过改变器件参数、输入阻抗、输出阻抗等条件,观察插入损耗的变化,并对实验结果进行分析。
三、实验步骤
1、设计电源滤波器电路
根据图1的电路图,在仿真软件中建立仿真模型电路
如下图2、图3分别为共模、差模插入阻抗测试电路。
图2共模插入阻抗测试电路
图3共模插入阻抗测试电路
2、仿真滤波器的频率响应
针对共模电路和差模电路分别进行仿真,分析不同频率下的输出信号。
1)控制输入频率分别等于1kHz,10kHz,20kHz,100kHz,观察示波器的输出波形。
2)改变L1L2的参数、C2C3的参数,观察频率响应曲线的变化。
3、仿真计算滤波器共模插入损耗
4、仿真计算滤波器差模插入损耗
四、实验数据和结果分析
1、共模电路仿真结果
1)函数发生器参数设置截图
通过改变函数发生器的频率参数来调节频率。
选用变压器代替共模扼流圈,但是选用的变压器并不是理想变压器,因此更改其中一些参数如下:
2)不同频率仿真结果:
f=100Hzf=1kHzf=9kHz
f=10kHzf=20kHzf=100kHz
从仿真结果可以分析出,当输入频率在一定低频范围内增大时,输出并不出现衰减,反而随着频率的增大而增大;当输入频率达到很高的频率范围时,输出随着频率的增大而衰减。
可见,共模电路的高频特性很好。
3)改变器件参数:
a.只改变L1、L2电感值时,仿真结果如下:
L1=L2=50mhL1=L2=100mhL1=L2=500mh
从仿真结果可以看出,增大L1、L2的电感,截止频率变小,能更好地衰减高频干扰信号。
b.只改变C1的电容值时,仿真结果如下:
C1=C1=C1=
从仿真结果可以看出,改变C1电容对截止频率几乎无影响。
c.只改变C2、C3的电容值时,仿真结果如下:
C2=C3=1nFC2=C3=5nFC2=C3=10nF
从仿真结果可以看出,增大电容C2和C3,高频信号的截止频率减小。
4)计算共模损耗
原始参数未改变时
此时选取明显发生了损耗时的频率值15kHz,并在示波器上读取两通道电压值。
增大L1=L2=500mh增大C2=C3=10nF
计算共模插入损耗:
未改变器件参数时,S=20lg(U0/Ui)=;
L1、L2为500mh,S=20lg(U0/Ui)=;
C2、C3为10nF,S=20lg(U0/Ui)=;
可见增大L1、L2,增大C2、C3,插入损耗均会增大。
2)不同频率仿真结果:
f=100Hzf=1kHzf=
f=2kHzf=3kHzf=10kHz
从仿真结果可以分析出,当输入频率在一定低频范围内增大时,输出并不出现衰减;当输入频率达到某一频率范围时,输出随着频率的增大而衰减。
当输入频率达到高于正常频率值时,输出信号几乎完全被抑制。
3)改变器件参数:
a.只改变L1、L2电感值时,仿真结果如下:
L1=L2=50mhL1=L2=100mhL1=L2=500mh
从仿真结果可以看出,增大L1、L2的电感,截止频率变小,能更好地衰减高频干扰信号。
b.只改变C1的电容值时,仿真结果如下:
C1=C1=C1=
从仿真结果可以看出,改变C1电容对截止频率几乎无影响。
c.只改变C2、C3的电容值时,仿真结果如下:
C2=C3=1nFC2=C3=5nFC2=C3=10nF
从仿真结果可以看出,增大电容C2和C3,高频信号的截止频率减小。
原始参数未改变时
此时选取明显发生了损耗时的频率值,并在示波器上读取两通道电压值。
增大L1=L2=500mh增大C2=C3=10nF
计算差模插入损耗:
未改变器件参数时,S=20lg(U0/Ui)=;
L1、L2为500mh,S=20lg(U0/Ui)=;
C2、C3为10nF,S=20lg(U0/Ui)=;
可见增大L1、L2,增大C2、C3,插入损耗均会增大。
五、实验总结
电源滤波器是一种多级差模和共模低通滤波器级联的应用。
其作用是阻止电网中噪声进入设备,而且可以抑制设备产生的噪声污染电网。
它的优点是可以同时抑制差模与共模两种模式的高频噪声,其滤波性能受电容电感值影响。
在仿真电路中,C2、C3不宜选取过大,否则容易引起滤波器机壳漏电的危险。
同时滤波器金属机壳应该接地,因此C2、C3之间接地,该地指大地。
在实际中,电源滤波器不是一个理想的低通滤波器。
低频时插入损耗很小,电源频率几乎无衰减通过。
在截至频率以后,在一定范围内,随着频率的升高,插入损耗不断增加。
六、改进建议
可以将组成滤波器的多个级联环节之间用独立的屏蔽层隔开,以防干扰。
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- 实验 电源 滤波器 插入损耗 仿真