LED照明器具的电磁噪声对策,关键在于电子元件的配置
以上是抑制源于电源部的传导噪声的方法概要。接下来将介绍LED照明器具电源部抑制噪声的实例。
在LED照明器具的电源部,需要采取噪声对策的部分大致有三处,分别是电源一次侧整流前和整流后,以及电源二次侧。
本文将介绍针对噪声模式最容易凸显部件效果的一次电源侧整流前部分的对策。该部分相当于上述AC电源线。
第一个要介绍的是LED吊灯的传导噪声对策。在探寻对策之前,必须正确测量传导噪声。
首先,只以X电容为对策元件,利用V型人工电源网络测量了LED吊灯的传导噪声。经测量确认,在150k~10MHz的大频带范围内产生了噪声(图9)。
图9:LED吊灯的传导噪声对策示例
本图为LED吊灯的传导噪声对策示例。从图中可知,元件的种类和配置不同,产生的传导噪声的频率特性也会变化。因此,利用X电容和混合扼流圈,是最有效而且元件个数最少的对策。
接下来,改用Δ型人工电源网络测量各噪声模式。在大频率范围内发生了共模噪声,而差模噪声发生在1MHz左右的低频带范围。也就是说,LED吊灯的传导噪声混合了两种噪声模式。
作为噪声水平较高的共模噪声对策,①安装了标准的共模扼流圈(3mH)。这样做虽然共模噪声大幅衰减,但差模噪声并没有衰减,因此低频带范围的电磁噪声依然高于规定值。
注意对策元件的相互作用
为抑制低频带的电磁噪声,②追加了差模扼流圈(2.2mH)。这样虽然降低了差模噪声,但L1和L2的噪声大小出现了差异。由于只在L1侧追加了差模扼流圈,因此只有L1侧的噪声减小了。
为了修正这种不均衡,我们③试着改变了X电容的位置。这样一来,L1的噪声增大了,L1和L2的噪声大小变得基本一样。但这并不能解决问题。因此,作为消除不均衡的其他方法,我们④恢复了X电容的位置,在L2中追加了差模扼流圈(2.2mH)。也就是说,在L1和L2中分别安装了差模扼流圈。这次,不但L1和L2的噪声大小基本相同了,而且全部大幅衰减。不过又出现了一个新问题,那就是1MHz附近的共模噪声增加了。
估计原因是,差模扼流圈的电感与共模扼流圈自身分布电容的串联共振导致1MHz附近的共模阻抗降低了。
如上所述,元件间的相互作用有时会导致电磁噪声增强。作为解决对策,有⑤采用混合扼流圈的方法。
通过采用混合型扼流圈,可获得相当于采用一个共模扼流圈和两个差模扼流圈的效果。另外,在抑制元件间相互作用的影响的同时,还可削减元件个数。
差模噪声占一大半
接下来介绍一下LED灯泡的对策事例。与LED吊灯一样,在探寻对策之前先来确认一下传导噪声的噪声成分(图10)。如上所述,LED灯泡由于尺寸较小,基本不会发生共模噪声,发生的主要是差模噪声。
图10:LED灯泡的传导噪声对策示例
本图为LED灯泡的传导噪声对策示例。通过在差模扼流圈外侧配置X电容器,减小了L1和L2的传导噪声,其大小也基本相同。
与LED吊灯一样,来验证一下各元件抑制噪声的效果。首先,①在L1中追加了差模扼流圈(3mH),将X电容配置在该线圈的外侧,这样L1和L2的噪声都减小了。L1和L2的噪声大小也基本相同。
对LED灯泡来说,这就是有效的对策了。不过,我们又试着②在L1和L2中分别配备了差模扼流圈,这样一来,与LED吊灯一样,1MHz频率的共模噪声增大了。估计是因为安装两个差模扼流圈后,共模路径的电感和噪声电流流过路径的共模电容发生了串联共振。
如上所述,抑制噪声的效果会因噪声电流流过路径的电容和电感与噪声对策元件之间的相互作用而大幅变化。