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研究生:陳時聖
論文名稱:變感式EMI電源濾波器之設計與製作
論文名稱(外文):Design and Fabrication of Variable-inductor EMI Filter
指導教授:盧裕溢盧裕溢引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:明新科技大學
系所名稱:電機工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:119
中文關鍵詞:電磁干擾濾波器變感式共模雜訊差模雜訊
外文關鍵詞:EMIfiltervariable-inductorcommon-mode noisedifferential mode noise
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本論文研究的目的在於將EMI濾波器經由改變元件數值作多段式的整合。過程中探討所使用的元件特性,最後設計出變感式EMI濾波器。目前市面上抑制傳導性電磁干擾(Electromagnetic Interference EMI)的方法,以使用濾波器最為常見。EMI濾波器(EMI Filter)的作用是允許有用的訊號通過,並將非工作訊號(電磁干擾)的部份進行衰減,在設計上大都以透過嘗試錯誤和設計者的經驗為主。待測物(EUT)在FCC Part 15 Class B Conducted法規規範測試下,適當地透過設計EMI濾波器,能有效的改善傳導性電磁干擾。本研究利用功率分離器(Power Splitter)將共模雜訊(common mode)和差模雜訊(different mode)從電磁雜訊中分離,再運用Excel軟體和Pspice電路模擬軟體求得設計EMI濾波器的衰減量、轉折頻率與元件值,依此數據設計出EMI濾波器。利用更改內部的共模電感,省去其中較為專業性測量及公式運算的部份,以取概約值的構想,使EMI濾波器中的共模電感為可變,達到多段式的切換,如此就可以將多組的電感與固定的電容之配對值整合在一顆EMI濾波器中。將一個EMI濾波器運用在不同的待測物上,讓EMI工程師在不同待測物的狀況下抑制傳導性電磁雜訊時,能夠更為快速方便,並可有效的降低傳導性電磁干擾,且符合法規FCC Part 15 Class B Conducted之規範。
The aim of this research is to design a variable-inductor Electromagnetic Interference (EMI) filter through adjusting device parameters. In this thesis we first study the device features used by EMI filters and then discuss how to change the features for the design of variable-inductor EMI filter. Using EMI filter is the most popular method to suppress conducted EMI. EMI filter can bypass useful signals and decay undesired noises. It is typically designed through trial and error or rule of thumbs. Proper use of EMI filter can effectively reduce the conducted EMI of an equipment under test (EUT). This research separates EMI into common mode and differential mode noises with power splitters. The common mode capacitances in the EMI filter are adjusted according to the attenuation values, cut-off frequency, and device parameters obtained with Excel and Pspice simulations. Approximations are used instead of physical measurement and calculations. Therefore, a variable-inductor EMI filter can be realized and multiple inductance pairs can be integrated within a single EMI filter. These allow EMI filter designers to reduce conducted EMI for different EUTs more efficiently and effectively under the test of FCC Part 15 Class B Conducted standard.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究大綱 3
1.4 論文編排 4
第二章 傳導性電磁干擾規範與測試 5
2.1 前言 5
2.2 傳導性電磁干擾法定規範 6
2.3 傳導性電磁干擾雜訊種類 11
2.4 傳導性電磁干擾測試架構 12
第三章 EMI濾波器之基本原理 18
3.1 電源濾波器種類 18
3.2 EMI濾波器簡介 22
3.3 EMI濾波器電路模型 23
3.3.1 共模電感Lc 24
3.3.2 差模電感Ld 26
3.3.3 共模電容Cy 26
3.3.4 差模電容Cx 26
3.4 EMI濾波器共模及差模等效電路 27
3.4.1 共模等效電路 27
3.4.2 差模等效電路 28
3.5 EMI濾波器相關參數設計 29
3.5.1 雜訊衰減量 29
3.5.2 轉折頻率 30
3.5.3 元件搭配 31
3.5.4 插入損失 32
第四章 設計EMI濾波器 33
4.1 以萬用充電器為待測物設計EMI濾波器 33
4.1.1 萬用充電器原始雜訊 33
4.1.2 萬用充電器共模雜訊與差模雜訊 34
4.1.3 計算EMI濾波器元件值 36
4.1.4 插入損失模擬 38
4.1.5 實測結果 42
4.2 以市售捕蚊燈為待測物設計EMI濾波器 43
4.2.1 市售捕蚊燈原始雜訊 44
4.2.2 市售捕蚊燈共模雜訊與差模雜訊 44
4.2.3 計算EMI濾波器元件值 45
4.2.4 插入損失模擬 46
4.2.5 實測結果 50
4.3 以市售A牌檯燈為待測物設計EMI濾波器 51
4.3.1 市售A牌檯燈原始雜訊 52
4.3.2 市售A牌檯燈共模雜訊與差模雜訊 53
4.3.3 計算EMI濾波器元件值 54
4.2.4 插入損失模擬 54
4.3.5 實測結果 58
第五章 設計變感式EMI濾波器 60
5.1 前言 60
5.2 變感式電感的繞製 61
5.3 設計變感式EMI濾波器 62
5.4 實測結果 64
5.4.1 以捕蚊燈為待測物設計變感式EMI濾波器 64
5.5.2 以市售A牌檯燈為待測物設計變感式EMI濾波器 67
5.4.3 以市售B牌檯燈為待測物設計變感式EMI濾波器 69
5.4.5 以電源供應器為待測物設計變感式EMI濾波器 71
第六章 結論與未來研究方向 74
6.1 結論 74
6.2 未來方向 75
參考文獻 76
附錄A 發表於2008全國電磁相容技術與實務研討會 79
附錄B 發表於2008海峽兩岸三地無線電科技研討會研討會 83
附錄C 發表於第七屆現代通訊科技應用學術研討會 87
附錄D 發表於第三屆電資科技應用與發展學術研討會 91
附錄E 已被接受於2009海峽兩岸三地無線電科技研討會研討會 95
作者簡介 99

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