Detailed analysis of common mode and differential mode conducted emission generation in switch mode power supplies

• Autorzy: Aksamit W.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.08.60

Warianty tytułu

PL

Szczegółowa analiza powstawania zakłóceń przewodzonych w przetwornicach impulsowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the basic mechanisms behind conducted emission generation in switch mode power supplies are analyzed. For the analyses a buck converter circuit is used. Separate equivalent models are introduced for differential mode and for common mode noise and the main parameters influencing the emission levels for both modes are identified. A detailed evaluation is performed to show which part of the emission spectrum is affected by a given parameter. Simulation in Matlab is performed to visualize the effect of these parameters on the spectrum. The results of theoretical analysis and simulation are verified experimentally through bench measurements performed on a buck converter.

PL

W artykule przeanalizowano podstawowe mechanizmy powstawania emisji przewodzonej w przetwornicach impulsowych. Do analiz użyty został układ przetwornicy obniżającej napięcie. Wprowadzone zostały osobne układy zastępcze dla składowej różnicowej i składowej wspólnej, a następnie główne parametry wpływające na poziom emisji dla obydwu składowych zostały zidentyfikowane. Przeprowadzona została szczegółowa analiza pokazująca na którą część wyemitowanego widma wpływa dany parametr. W celu zobrazowania wpływu tych parametrów na widmo emisji układy przesymulowano w środowisku Matlab. Rezultaty analizy teoretycznej i symulacji zostały zweryfikowane poprzez pomiary eksperymentalne do których użyta została przetwornica obniżająca napięcie.

Słowa kluczowe

EN

electromagnetic compatibility; common mode; conducted emission; switch mode power supply; buck converter

PL

kompatybilność elektromagnetyczna; składowa wspólna zakłóceń; emisja przewodzona; przetwornica impulsowa; przetwornica typu Buck

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 8
• Strony: 228--233
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., wykr.

Twórcy

autor

Aksamit W.

• Delphi Poland S.A., Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Górecki K., Zarębski J., Detka K., Application of the Electrothermal Average Inductor Model for Analyses of Boost Converters, Proceedings of the 22nd International Conference "Mixed Design of Integrated Circuits and Systems", June 25- 27, 2015, Toruń, Poland, 417-421
• [2] Rashid M., Power Electronics Handbook, Elsevier, 2011.
• [3] Mohan N., Power Electronics, Wiley, 2012.
• [4] Kazimierczuk, M. K., High-Frequency Magnetic Components, Wiley, 2014.
• [5] Maniktala S., Switching Power Supplies A to Z, Newnes, 2006.
• [6] Williams T., EMC For Product Designers, Newnes, 2007.
• [7] Ott H. W., Electromagnetic Compatibility Engineering, Wiley, 2009.
• [8] EN 55022 European Norm
• [9] Kato T., Otomo Y., Harada K., Ishihara Y., Modeling and Simulation of a Power Electronic Converter for EMC, Proceedings of the Power Conversion Conference, Osaka, 2(2002), 541-546
• [10] Yang Y., Huang D., Lee F. C., Li Q., Analysis and Reduction of Common Mode EMI Noise for Resonant Converters, 29th Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), Fort Worth, 2014, 566-571
• [11] Tian M., Hao Y., Wang K., Xuan Y., Huang L., Sun J., et al. EMI Modeling and Experiment of a GaN Based LLC Half- Bridge Converter, 9th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia (ICPE-ECCE Asia), Seoul, 2015, 1961-1966
• [12] Bernacki K., Rymarski Z., Electromagnetic compatibility of voltage source inverters for uninterruptible power supply system depending on the pulse-width modulation scheme, IET Power Electronics, 8(2015), 6, 1026 – 1034
• [13] Majid A., Saleem J., Bertilsson K., EMI Filter Design for High Frequency Power Converters, 11th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC), Venice, 2012, 586-589
• [14] Fu D., Wang S., Kong P., Lee F. C., Huang D., Novel Techniques to Suppress the Common-Mode EMI Noise Caused by Transformer Parasitic Capacitances in DC–DC Converter, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60(2012), 11, 4968 – 4977
• [15] Shoyama M., Ohba M., Ninomiya T., Balanced Buck-Boost Switching Converter to Reduce Common-Mode Conducted Noise, 33rd Annual Power Electronics Specialists Conference, Cairns, 4(2002), 2056 – 2061
• [16] Rahmati A., Abrishamifar A., Skandarnezhad A., A New Technique to Suppress the Common Mode Conduction Noise of the Boost Converter, Przegląd Elektrotechniczny, 10(2015), 144-147
• [17] Cochrane D., Chen D. Y., Boroyevich D., Passive Cancellation of Common-Mode Noise in Power Electronic Circuits, 32nd Annual Power Electronics Specialists Conference, Vancouver, 2(2001), 1025 – 1029
• [18] Li H., Li Z., Halang W. A., Tang W. K. S., A chaotic soft switching PWM Boost Converter for EMI reduction, IEEE International Symposium on Industrial Electronics, Cambridge, 2008, 341-346
• [19] Chen H., Feng L., Chen W., Qian Z., Modeling and Measurement of the Impedance of Common Mode Noise Source of Switching Converters Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2006, 1165-1168
• [20] Bernacki K., Noga A., Influence of heat sink dimensions and source location on the radiated emission, Przegląd Elektrotechniczny, 7(2014), 144-147

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.