一種嵌入式數字有源EMI濾波器制造技術

本實用新型專利技術公開的一種嵌入式數字有源EMI濾波器，包括依次連接的市網電源、數字有源EMI濾波輔助電路、AC/DC不控整流橋、高頻DC/DC變換器、輸出電壓和電流檢測電路和LED負載；數字有源EMI濾波輔助電路、高頻DC/DC變換器、輸出電壓和電流檢測電路還分別與控制器相連接。本實用新型專利技術嵌入式數字有源EMI濾波器，可以大幅減小濾波器體積，且功率越大，減小體積比例越大；同時具有濾波器的體積不隨功率而變化的特性。有效利用開關電源的數字控制器，僅增加了一個RF電感及幾個高頻電阻、電容，卻省去了需要流經功率電流的無源模擬EMI濾波器，功率轉換器效率可至少提高10%，總體上至少可節省成本15%。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種嵌入式數字有源EMI濾波器
本技術屬于開關電源電磁兼容
，具體涉及一種嵌入式數字有源EMI濾波器。
技術介紹
開關電源以其低損耗、高效率、電路簡潔等顯著優點受到人們的青睞，近年來隨著LED技術的不斷創新和發展，對LED驅動器的需求與日俱增。開關電源式LED驅動器現已成為具有發展前景和影響力的一項高新技術產品。開關電源高頻化是其發展的方向，高頻化使開關電源小型化、輕便化，但高頻化會產生電磁干擾，若干擾較大會對電網產生EMI污染，使得與其相連的其他設備出現故障。一般國家對接入電網的LED電源設有EMC標準，涉及到EMI的限值，對于我國LED開關電源應符合我國EMC標準GB17743-2007。無源模擬EMI濾波器被廣泛應用于功率轉換器中來減少電磁干擾，但是一方面由于無源模擬EMI濾波器體積較大，另一方面濾波器的成本和功耗隨LED開關電源額定功率變化，使無源模擬EMI濾波器的應用受到限制；模擬有源EMI濾波器能夠準確抑制電磁干擾，但抑制效果受制于放大器的高頻性能及高增益參數的實現；內部EMI濾波抑制技術一般不具有普遍性和實用性。因此本技術針對以上問題，提出一種嵌入LED開關電源的數字有源EMI濾波器。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種嵌入式數字有源EMI濾波器，解決了傳統EMI濾波器隨功率變大而體積、成本和功耗變大的問題。本技術采用的技術方案是，一種嵌入式數字有源EMI濾波器，包括依次連接的市網電源、數字有源EMI濾波輔助電路、AC/DC不控整流橋、高頻DC/DC變換器、輸出電壓和電流檢測電路和LED負載；數字有源EMI濾波輔助電路、高頻DC/DC變換器、輸出電壓和電流檢測電路還分別與控制器相連接。本技術的特點還在于，其中的市網電源為220V/50HZ的單相交流電源。其中的數字有源EMI輔助電路是由共模EMI信號提取電路、射頻電感Lkf和EMI信號注入電路三部分組成，EMI信號提取電路是由電阻Rs和電容Cs構成的高通濾波器，接在LED電源線和地電位之間，電阻Rs對地兩端之間提取共模傳導EMI信號；EMI信號注入電路是由電阻Rinj和電容Cinj構成的低通濾波器，把經控制器處理的模擬輸出EMI信號注入到LED開關電源的輸入側；射頻電感Lkf接在提取點和注入點之間，來降低提取點和注入點的耦合性。其中的AC/DC不控整流橋是二極管整流電路。其中的高頻DC/DC變換器由全橋高頻逆變電路、高頻變壓器和同步整流電路三部分組成。[0011 ] 其中的輸出電壓電流檢測電路，采用霍爾傳感器檢測輸出電流大小，采用串聯電阻分壓的方法檢測輸出電壓的大小。其中的控制器選取FPGA+DSP數字信號處理器。其中的LED負載為中大功率LED恒流負載。本技術的有益效果是，和傳統的濾波器相比，在EMI抑制和穩定性方面可以實現一個相同或更好的性能的條件下，由于嵌入式的數字有源濾波器省去了大體積的無源濾波元件，可以大幅減小濾波器體積，且功率越大，減小體積比例越大；該技術同時具有濾波器的體積不隨功率而變化的特性。該技術有效利用開關電源的數字控制器，僅增加了一個RF電感及幾個高頻電阻、電容，卻省去了需要流經功率電流的無源模擬EMI濾波器，功率轉換器效率可至少提高10%，總體上至少可節省成本15%。【附圖說明】圖1是本技術嵌入式數字有源EMI濾波器的結構示意圖；圖2是本技術嵌入式數字有源EMI濾波器的控制實現框圖。圖中，1.控制器，2.市網電源，3.數字有源EMI輔助電路，4.AC/DC不控整流橋，5.高頻DC/DC變換器，6.輸出電壓和電流檢測電路，7.LED負載，8.EMI提取電路傳遞函數，9.離散系統，10.EMI注入電路傳遞函數，11.解耦電路傳遞函數，12.離散化傳遞函數，13.維納濾波傳遞函數，14.有源EMI濾波器校正器傳遞函數?！揪唧w實施方式】下面結合附圖和【具體實施方式】對本技術進行詳細說明。本技術嵌入式數字有源EMI濾波器的結構如圖1所示，包括依次連接的市網電源2、數字有源EMI濾波輔助電路3、AC/DC不控整流橋4、高頻DC/DC變換器5、輸出電壓和電流檢測電路6和LED負載7。數字有源EMI濾波輔助電路3、高頻DC/DC變換器5、輸出電壓和電流檢測電路6還分別與控制器I相連接。市網電源2為220V/50HZ的單相交流電源；數字有源EMI輔助電路3是由共模EMI信號提取電路、射頻電感Lkf和EMI信號注入電路三部分組成，EMI信號提取電路是由電阻Rs和電容Cs構成的高通濾波器，接在LED電源線和地電位之間，電阻Rs對地兩端之間提取共模傳導EMI信號；EMI信號注入電路是由電阻Rinj和電容Cinj構成的低通濾波器，把經控制器處理的模擬輸出EMI信號注入到LED開關電源的輸入側；射頻電感Lkf接在提取點和注入點之間，來降低提取點和注入點的耦合性；AC/DC不控整流橋4是二極管整流電路；高頻DC/DC變換器5是由全橋高頻逆變電路、高頻變壓器和同步整流電路三小部分組成；AC/DC不控整流橋4和高頻DC/DC變換器5組成LED開關電源的主電路，采用PWM信號控制高頻DC/DC變換器傳輸電能，進而控制LED開關電源的輸出電流使其為恒流輸出；輸出電壓電流檢測電路6，采用霍爾傳感器檢測輸出電流大小，采用串聯電阻分壓的方法檢測輸出電壓的大小，即Rl與R2串聯分壓；控制器I選取FPGA+DSP的數字信號處理器，利用FPGA的并行能力提高控制速度，包括LED開關電源控制器和EMI校正器，完成對輸出電壓和電流的調節、EMI信號的采集、維納濾波重構和校正處理；LED負載7為常見的中大功率LED恒流負載。電感Lkf用于阻抗匹配，實現阻抗平衡，串聯在電路中起到RF濾波器的作用，衰減30MHz以上的頻率信號，而EMI涉及9kHz到30MHz頻率則暢通無阻。本技術嵌入式數字有源EMI濾波器的工作過程如圖2所示，包括共模傳導EMI信號提取8、離散化處理14、維納濾波精確重構13、有源EMI濾波器校正處理12、共模傳導EMI信號注入10和解耦11六部分組成，其中離散化處理14、維納濾波精確重構13、有源EMI濾波器校正處理12組成數字化處理的離散系統，解耦電路在EMI信號提取點和注入點之間。由高通濾波器在電網側提取出開關電源產生的共模傳導電磁干擾信號，然后將提取的電磁干擾信號經模數轉換進行采樣，得到提取EMI信號相對應的離散化數字信號，采樣所得的共模傳導EMI數字信號經維納濾波器濾波重構得到所需精確的EMI數字信號，精確的EMI數字信號再經校正控制器處理得到校正EMI數字信號，校正EMI數字信號經高速的數模轉換得到模擬EMI輸出信號，模擬EMI輸出信號經注入電路注入到功率變換器電源輸入側，和LED開關電源產生的共模傳導電磁干擾信號相抵消，進而消去共模傳導電磁干擾信號。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種嵌入式數字有源EMI濾波器，其特征在于，包括依次連接的市網電源(2)、數字有源EMI濾波輔助電路(3)、AC/DC不控整流橋(4)、高頻DC/DC變換器(5)、輸出電壓和電流檢測電路(6)和LED負載(7)；所述的數字有源EMI濾波輔助電路(3)、高頻DC/DC變換器(5)、輸出電壓和電流檢測電路(6)還分別與控制器(1)相連接。

【技術特征摘要】
1.一種嵌入式數字有源EMI濾波器，其特征在于，包括依次連接的市網電源(2)、數字有源EMI濾波輔助電路(3)、AC/DC不控整流橋(4)、高頻DC/DC變換器(5)、輸出電壓和電流檢測電路(6)和LED負載(7);所述的數字有源EMI濾波輔助電路(3)、高頻DC/DC變換器(5)、輸出電壓和電流檢測電路(6)還分別與控制器⑴相連接。2.根據權利要求1所述的嵌入式數字有源EMI濾波器，其特征在于，所述的市網電源(2)為220V/50HZ的單相交流電源。3.根據權利要求1所述的嵌入式數字有源EMI濾波器，其特征在于，所述的數字有源EMI輔助電路(3)是由共模EMI信號提取電路、射頻電感Lkf和EMI信號注入電路三部分組成，EMI信號提取電路是由電阻Rs和電容Cs構成的高通濾波器，接在LED電源線和地電位之間，電阻Rs對地兩 端之間提取共模傳導EMI信號；EMI信號注入電路是由電阻Rinj和電容Cinj構成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姬軍鵬，胡雪利，尹忠剛，曾光，張靜剛，孫向東，李金剛，
申請(專利權)人：西安理工大學，
類型：新型
國別省市：陜西;61