電力線載波通信EMI濾波電路研究

2 濾波電路設(shè)計(jì)
基于以上對(duì)于電力線通信電磁兼容性的分析，可以在電力線通信系統(tǒng)的收端接一個(gè)EMI濾波器，用以抑制系統(tǒng)所產(chǎn)生的共模干擾。由于兩根電力線不可能完全重合，也就是說(shuō)差模電流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)不能完全抵消，所以在設(shè)計(jì)濾波電路時(shí)，也應(yīng)考慮到差模干擾的抑制。
EMI濾波電路基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3中，差模抑制電容為Cl和C2，共模抑制電容為C3和C4，共模電感為L(zhǎng)，并將共模電感纏繞在鐵氧體磁芯圓環(huán)上，構(gòu)成共模扼流圈。共模扼流圈對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。由于干擾信號(hào)有差模和共模兩種，因此濾波器要對(duì)這兩種干擾都具有衰減作用。其基本原理為：
(1)利用電容通高頻隔低頻的特性，將電源正極，電源負(fù)極高頻干擾電流導(dǎo)入地線(共模)，或?qū)㈦娫凑龢O高頻干擾電流導(dǎo)入電源負(fù)極(差模)。
(2)利用電感線圈的阻抗特性，將高頻干擾電流反射回干擾源。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在圖3濾波電路中取差模電容C1，C2為7 000 pF，共模電容C3，C4為0．015 μF，共模扼流圈磁芯采用錳一鋅鐵氧體，每路繞30匝，電感量為3．7 mH。
3．1 EMI濾波網(wǎng)絡(luò)濾波性能仿真
圖4為干擾噪聲隨頻率關(guān)系的模擬仿真，由此可見(jiàn)干擾信號(hào)的頻率越高，則干擾信號(hào)通過(guò)該濾波網(wǎng)絡(luò)后衰減越大。共模干擾的頻率一般在2 MHz以上，所以說(shuō)該濾波電路能對(duì)共模干擾起到良好的抑制作用。

3．2 EMI濾波網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果分析
當(dāng)采用輸入為24 V，輸出為12 V，功率為25 W的開(kāi)關(guān)電源模擬輸入信號(hào)時(shí)，用帶寬為20 MHz的示波器測(cè)得濾波前后信號(hào)紋波分別為50 mV和5 mV。由此可見(jiàn)該濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)干擾信號(hào)衰減了20 dB，良好地抑制了電路中所產(chǎn)生的干擾噪聲。

4 結(jié) 語(yǔ)
電力線通信技術(shù)作為一種強(qiáng)有力的手段，有著雄厚的發(fā)展基礎(chǔ)和廣闊的市場(chǎng)，應(yīng)有其使用和生存的發(fā)展環(huán)境和空間。但是，低壓電力線并不是專(zhuān)門(mén)用來(lái)傳輸通信數(shù)據(jù)的，它的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和物理特性都與傳統(tǒng)的通信傳輸介質(zhì)(如雙絞線、同軸電纜、光纖等)不同。它在傳輸通信信號(hào)時(shí)信道特性相當(dāng)復(fù)雜，負(fù)載多、噪聲干擾強(qiáng)、信道衰減大，通信環(huán)境相當(dāng)惡劣。目前還有很多亟待解決的問(wèn)題，例如PLC的電磁輻射問(wèn)題，調(diào)制技術(shù)和編碼技術(shù)的改進(jìn)，通信信號(hào)衰減的抑制等。本文研究的EMI濾波電路旨在抑制接收端由于共模電流和差模電流產(chǎn)生的共模和差模干擾，今后還有待于結(jié)合電磁原理，在PLC設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的電路及電磁輻射特性等方面做深入研究。