请教 悬浮地系统的共模电源噪声抑制问题

chenxianzju

请教 悬浮地系统的共模电源噪声抑制问题 [复制链接]

小弟大学研究生一枚，在使用开关电源时遇到了比较棘手的共模噪声干扰问题，特来请教各位前辈：

所有开关电源的输出都有共模噪声和差模噪声，对于差模噪声，通过合理设计LC滤波器就可以达到理想的滤波效果；但是对于共模噪声，一般设计的共模滤波器是这个样子的：

其中起到关键滤波作用的是共模电感LCM和接地电容CY，简单来说，就是对于共模噪声，由电路到大地之间形成一个回路，LCM对共模信号有高阻抗，CY对共模信号具有低阻抗，二者分压之后绝大部分共模信号被抑制，经共模滤波器后输出的共模噪声极小。

这种滤波器效果确实不错，但是并不适用于我的系统，原因就在于我的系统是用在飞机上的，系统中只有悬浮地，没有办法在高空找到一个像大地一样绝对静止的地线，所以CY部分的接地电容电路等于是没有办法发挥作用的。这就要求我重新找到一种悬浮地系统的共模电源噪声滤波方法。

下面穿插一段，简单说明我为什么要滤除共模噪声：
我的系统对供电噪声要求极高，希望能够压到1mv以内，因此我对开关电源的输出噪声进行滤波，在开关电源的使用过程中我发现，开关电源的噪声压到一定程度就再也压不下去了，我采用了包括设计LC滤波器以及加一级LDO电源等各种方法，发现噪声大小始终不变，稳定在10mV左右。进一步研究后我认为，这部分以差模方式表现出来的10mV噪声，其实是电源共模噪声在系统供电输入端转化来的，由于系统正负端电路不对称，共模信号在这里就可以转换为差模信号，而LC电路和LDO只对于差模噪声有抑制作用，对于这种供电系统的共模输出没有效果，这种无法滤除的共模信号经过各种差模滤波器后，在滤波器输出端再次转变为10mV的差模信号，因此也就出现了最后的“永远无法虑掉”的这10mV差模噪声。

在小弟我看来，对于一个悬浮地的系统，如果想抑制这种电源输出的共模噪声，就只有LCM也就是共模电感尚有一些作用，但是作用也比较有限，原因是：正如我之前所说的，一个能够接地的共模信号滤波器正常工作的结构有两个，一个是共模阻抗较大的LCM共模电感，另一个是共模阻抗极小的CY接地电路，这两个电路分压可以使输出的共模噪声极大降低。但是对于一个悬浮地的系统，无法构建CY接地电路，因此仅仅是LCM共模电感的共模阻抗和“被供电系统”本身的共模阻抗之间分压，其滤波结果并不理想，只能说是“有一定的抑制作用”。

所以小弟在这里特别请教各位高手，对于一个悬浮地的供电系统，难道只有共模电感器件这一种滤波方法么？大家在实际的使用过程中有内有遇到类似的这种共模转差模造成的电源输出噪声，又是如何滤除共模的呢？谢谢！

maychang

“由于系统正负端电路不对称，共模信号在这里就可以转换为差模信号”
完全正确。这正是你的差模噪声下不去的原因。

maychang

“如果想抑制这种电源输出的共模噪声，就只有LCM也就是共模电感尚有一些作用”
完全正确。

maychang

“对于一个悬浮地的供电系统，难道只有共模电感器件这一种滤波方法么？”
解决方向(不是方法)：
1。尽量加大共模电感，同时在共模电感的绕法上下功夫。电感总有分布电容存在，对共模电感来说，两个绕组本身的分布电容对滤除共模噪声是有害的。减小分布电容的绕法有：一个绕组分成多格，每格中的绕线宽度尽可能小，格数尽量多。另外，共模电感的两个绕组之间耦合应尽量强(漏感小)，也就是两个绕组应尽量近一些。但这与分布电容小的绕法矛盾，只能折中。
普通共模电感两个绕组是分别绕在不同的格子中，这是因为普通共模电感有两绕组之间抗电强度的要求。如果你的设备对此要求较低，可以考虑共模电感用双线并绕的绕法。这样会大大增加两个绕组之间的分布电容，但并不会增加一个绕组自身的分布电容。
2、楼主所谓“悬浮地”是指两支CY电容之间无法接大地。那么应该把两支CY电容联接处接到体积尽可能大一些的地方，例如你的设备的导电外壳。
暂时只想到这么多。

p20081998

思考一下再说吧，还没有成熟的想法

chunyang

对于机载悬浮地系统，除常规手段外，要多在PCB设计以及功能模块的屏蔽上多下功夫，尽量将各种干扰阻挡再外，成本可以不用多计较。悬浮地当作常规大地处理，如线须经磁环，共模电感如maychang所言要注意绕法。

qwqwqw2088

不是很了解楼主的悬浮地系统，一般在开关电源中，Y电容直接在变压器的原、副边之间形成一个低阻抗回路，Y电容最靠近噪声源，可提供共模噪声的返回路径，共模噪声不必流到地。

chenxianzju

maychang 发表于 2016-8-19 19:52
“对于一个悬浮地的供电系统，难道只有共模电感器件这一种滤波方法么？”
解决方向(不是方法)：
1。尽量 ...

谢谢您，学到了一些东西！

dz2016

现在也遇到电源噪声，EMC过不了。传到骚扰