本發(fā)明涉及濾波器領(lǐng)域，尤其涉及大信號(hào)下的emi濾波器共模插入損耗在線測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

1、隨著人類社會(huì)電氣化的發(fā)展，電磁兼容性問題變得不可避免。電磁干擾對(duì)各種電氣、電子設(shè)備和儀器的正常工作產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至可能危及人類健康。因此，如何減少電磁干擾，降低電磁兼容效應(yīng)對(duì)設(shè)備的危害，成為我們必須解決的重要問題。在開關(guān)電源系統(tǒng)中，采用emi濾波器是一種常用且高效的方法，可以降低電磁干擾，解決電磁兼容性問題。

2、在實(shí)際應(yīng)用中，需要對(duì)emi濾波器的性能進(jìn)行測(cè)試，以評(píng)估其濾波效果和穩(wěn)定性。其中，共模插入損耗是評(píng)估濾波器性能的關(guān)鍵指標(biāo)，用于衡量濾波器在共模信號(hào)傳輸過(guò)程中造成的信號(hào)衰減程度。隨著功率密度及開關(guān)頻率的提高，需要能夠在大信號(hào)條件下對(duì)濾波器噪聲抑制性能進(jìn)行測(cè)試的方法。

3、插入損耗的一種常用測(cè)試方法是采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測(cè)量信號(hào)在通過(guò)被測(cè)試濾波器前后的幅度差異，計(jì)算插入損耗。其特點(diǎn)在于精度高，可以直接測(cè)量頻率響應(yīng)。另一種是使用頻譜分析儀加跟蹤發(fā)生器進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)跟蹤發(fā)生器產(chǎn)生掃頻信號(hào)，頻譜分析儀測(cè)量通過(guò)被測(cè)試組件的信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算插入損耗。這種方法適合寬帶信號(hào)的插入損耗測(cè)量，可視化頻率響應(yīng)。此外，還有tdr(時(shí)域反射儀)方法，其則是通過(guò)測(cè)量反射信號(hào)，間接評(píng)估插入損耗。主要用于電纜和傳輸線的特性分析。

4、上述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試、頻譜分析儀加跟蹤發(fā)生器等方法受限于儀器本身性能，只能用于小信號(hào)的測(cè)量，而tdr方法則更多用于定性分析。三種方法都無(wú)法準(zhǔn)確捕捉到在大信號(hào)條件下可能出現(xiàn)的非線性特性，如飽和、互調(diào)失真等，以及相應(yīng)的熱效應(yīng)、材料特性變化。

5、對(duì)此，現(xiàn)有技術(shù)中已有基于小信號(hào)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行高功率信號(hào)下的推算、仿真，具體地，根據(jù)小信號(hào)條件下的測(cè)試結(jié)果，結(jié)合濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)和理論模型，推算在高功率條件下的性能。使用電磁仿真軟件對(duì)濾波器在高功率條件下的性能進(jìn)行模擬，通過(guò)輸入實(shí)際的工作條件和濾波器參數(shù)，預(yù)測(cè)濾波器的性能。但根據(jù)小信號(hào)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行推算與仿真時(shí)，非線性、熱效應(yīng)等特性在小信號(hào)測(cè)試中可能不明顯或完全不出現(xiàn)，這就導(dǎo)致推算與仿真結(jié)果的不準(zhǔn)確。

6、另外，還有使用高功率信號(hào)發(fā)生器與功率計(jì)的方法，使用高功率信號(hào)發(fā)生器以產(chǎn)生足夠的測(cè)試信號(hào)，同時(shí)用功率計(jì)來(lái)測(cè)量進(jìn)入及通過(guò)濾波器的信號(hào)功率，進(jìn)而得到插入損耗。但這種方法只適合單一頻點(diǎn)的測(cè)量，并不能得到濾波器寬頻的特性，同時(shí)還缺乏對(duì)信號(hào)的相位信息、諧波內(nèi)容等其他參數(shù)的測(cè)量能力。

7、還有一些在線測(cè)試方法如專利cn116953367a中公開了一種emi有源濾波器插入損耗測(cè)試方法及電路，針對(duì)有源濾波器插入損耗上電測(cè)試問題，此發(fā)明基于對(duì)傳導(dǎo)電磁干擾傳導(dǎo)路徑的研究，提供了一種有效的插入損耗測(cè)試方法及電路，解決了emi有源濾波器插入損耗不能在上電情況下通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測(cè)量的問題。但此方法能測(cè)的噪聲幅值仍然只是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀所提供的小信號(hào)，且這樣的電磁干擾路徑容易受到其他干擾源和機(jī)械結(jié)構(gòu)的影響，波動(dòng)較大，精度較低。在專利cn117214543a中公開了一種emi濾波器差模插入損耗在線測(cè)量電路和測(cè)試方法，通過(guò)所設(shè)計(jì)的第一測(cè)試電路，首先向功率電路中的emi濾波器輸入測(cè)試信號(hào)，經(jīng)過(guò)用于接收測(cè)試信號(hào)的第二測(cè)試電路，實(shí)現(xiàn)emi濾波器差模插入損耗在線測(cè)量。降低了在生產(chǎn)、測(cè)試中取下測(cè)試與重復(fù)安裝濾波器所需要的大量時(shí)間和人力成本，實(shí)現(xiàn)了功率信號(hào)下的濾波器性能測(cè)試。但此方法只適用于測(cè)試差模插入損耗，且僅能測(cè)得噪聲幅值，得不到相位信息，同時(shí)受限于兩路測(cè)試電路元件，其測(cè)試帶寬有限。

8、在實(shí)際使用情況中，面對(duì)有著較大共模電流的大功率電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等設(shè)備的情況，上述方法都無(wú)法對(duì)真實(shí)上電工作情況下的濾波器性能進(jìn)行測(cè)試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了大信號(hào)下的emi濾波器共模插入損耗在線測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)在上電情況下對(duì)濾波器的共模插入損耗進(jìn)行測(cè)試，并能模擬功率信號(hào)測(cè)量濾波器飽和性能。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

3、提供一種大信號(hào)下的emi濾波器共模插入損耗在線測(cè)試方法，所述方法包括：

4、在待測(cè)emi濾波器的輸入端設(shè)置第一電流探頭采集流向emi濾波器的共模噪聲信號(hào)；在待測(cè)emi濾波器的輸出端設(shè)置第二電流探頭采集流出emi濾波器的共模噪聲信號(hào)；

5、根據(jù)所述流向emi濾波器的共模噪聲信號(hào)和流出emi濾波器的共模噪聲信號(hào)計(jì)算共模插入損耗。

6、優(yōu)選地，所述共模插入損耗的計(jì)算公式如下：

7、cmil＝20*lg(icmout/icmin)

8、其中，cmil為共模插入損耗，icmin為流入emi濾波器的電流，icmout為流出emi濾波器的電流。

9、優(yōu)選地，所述方法用于在上電情況下對(duì)濾波器的共模插入損耗進(jìn)行測(cè)試，搭建依次由220v交流市電、線路阻抗穩(wěn)定器、第二電流探頭、待測(cè)emi濾波器、第一電流探頭、電源、負(fù)載和地板連接組成的測(cè)試環(huán)境，其中，第一電流探頭的輸出端和第二電流探頭的輸出端分別連接至示波器/頻譜儀。

10、優(yōu)選地，icmout與icmin通過(guò)傅里葉變換轉(zhuǎn)到頻域；將icmout與icmin兩者做差得到相應(yīng)頻段的插損，并在頻域內(nèi)判斷各頻段的噪聲變化。

11、優(yōu)選地，根據(jù)示波器測(cè)試結(jié)果設(shè)置好頻譜儀的測(cè)試帶寬、預(yù)放和衰減，將第二電流探頭、第一電流探頭先后接入頻譜儀，得到電源產(chǎn)生的共模噪聲頻帶以及濾波器對(duì)該頻帶噪聲的具體抑制能力。

12、優(yōu)選地，所述方法還用于模擬功率信號(hào)測(cè)量濾波器飽和性能，搭建依次由信號(hào)發(fā)生模塊、信號(hào)放大模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、第一電流探頭、待測(cè)emi濾波器、第二電流探頭、線路阻抗穩(wěn)定器、以及地板連接組成的測(cè)試環(huán)境，其中，第一電流探頭的輸出端和第二電流探頭的輸出端分別連接至示波器/頻譜儀。

13、優(yōu)選地，不斷增大信號(hào)發(fā)生模塊的噪聲信號(hào)，當(dāng)emi濾波器趨于飽和時(shí)，測(cè)得emi濾波器對(duì)應(yīng)的最大飽和電流。

14、優(yōu)選地，所述信號(hào)發(fā)生模塊包括信號(hào)發(fā)生器。

15、優(yōu)選地，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊包括差分放大器、電橋或串聯(lián)電阻。

16、優(yōu)選地，所述emi濾波器為無(wú)源濾波器或有源濾波器。

17、需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，上述各選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的技術(shù)特征在不沖突的情況下可以相互組合或替換構(gòu)成新的技術(shù)方案。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果是：

19、(1)本發(fā)明基于射頻電流探頭提供一套大信號(hào)下的emi濾波器共模插入損耗在線測(cè)試方法，以其高精度、高帶寬和隔離的特性，使得測(cè)試結(jié)果更加可靠，一方面實(shí)現(xiàn)在上電情況下對(duì)濾波器的共模插入損耗進(jìn)行測(cè)試，其次在大信號(hào)下根據(jù)實(shí)際測(cè)量的共模噪聲來(lái)模擬功率信號(hào)測(cè)量濾波器飽和性能。能夠提高大信號(hào)在線測(cè)試的安全性，便于評(píng)估濾波器實(shí)際應(yīng)用的噪聲抑制性能及其飽和特性并為后續(xù)開展電磁兼容整改工作提供參考。

20、(2)相比傳統(tǒng)的通過(guò)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試濾波器噪聲抑制性能等小信號(hào)測(cè)試方案，本發(fā)明的測(cè)試方法依托電流探頭的高精度、寬頻帶、隔離測(cè)量等特性實(shí)現(xiàn)了濾波器的在線噪聲抑制性能測(cè)試。

21、(3)相比信號(hào)發(fā)生器與功率計(jì)組合測(cè)量方法，本發(fā)明還能夠得到時(shí)域上的噪聲具體幅值、相位以及諧波分量，頻域上的濾波器的寬頻特性。解決了傳統(tǒng)方案不能在設(shè)備工作情況下進(jìn)行測(cè)試的缺陷，減少了測(cè)量電路的數(shù)量，降低了測(cè)量成本。

22、(4)本發(fā)明還針對(duì)實(shí)際測(cè)量中的噪聲頻率，提出了濾波器在模擬功率信號(hào)下的測(cè)試方法。依托信號(hào)放大模塊的高增益性能，更好的滿足功率信號(hào)測(cè)試需求。模擬功率信號(hào)下的共模濾波器的工作情況，提高了測(cè)試的安全性，避免了實(shí)際上電過(guò)程中濾波器飽和造成的危險(xiǎn)影響。

23、(5)相比其他的在線測(cè)試方案，本發(fā)明在大信號(hào)測(cè)試中還減少了電磁干擾傳導(dǎo)的影響，通過(guò)特定的信號(hào)注入方式，將信號(hào)放大模塊與emi濾波器進(jìn)行隔離處理，避免信號(hào)放大模塊本身可能存在的電磁干擾影響emi濾波器的性能。提高了測(cè)試的精準(zhǔn)度與可靠性。