400Hz中频电源输出噪声的构成

400Hz中频电源在航空地面保障、雷达供电、舰船设备以及部分工业测试场合使用较多。与50Hz工频电源相比，400Hz的基波频率高，变压器和滤波电感的体积可以做得更小，但输出端的纹波与高频噪声成分也更集中。输出噪声通常由三部分构成：逆变桥开关频率及其谐波、400Hz基波自身的谐波、以及由空间电磁场耦合进来的共模干扰。

这三类噪声在示波器上的表现并不相同。开关谐波表现为固定频率的尖峰，基波谐波表现为400Hz整数倍的正弦叠加，共模干扰则表现为两条输出线对地的电压同相跳动。不少用户在测量时把探头地线夹在输出负极上，读到的纹波数值偏高，其中一部分就是共模分量被探头引入的结果。

外壳接地在电路中的位置

设备外壳接地，指的是金属机壳通过接地端子与大地或者系统地相连。外壳本身并不直接串在输出回路里，它与输出线之间通过寄生电容发生联系。逆变桥的开关管在工作时，其集电极或漏极电位以开关频率跳变，这个跳变电位通过散热器与机壳之间的寄生电容耦合到外壳上，使外壳带有一个高频电位。

如果外壳悬空，这个高频电位无处泄放，就会通过输出线与外壳之间的寄生电容反串回输出回路，形成共模噪声电流。输出端接上负载后，共模电流流过负载与地之间的回路，在负载两端产生噪声电压。外壳接地之后，这条共模电流有了一条低阻抗通路，流向大地而不经过负载。

接地对输出纹波噪声的作用路径

接地的作用可以分成两条路径来看。一条是共模噪声的泄放路径。外壳接地后，机壳上的高频电位被钳制在接近地电位，输出线对机壳的寄生电容两端电压变化减小，耦合到输出端的共模电流随之减小。第二条是屏蔽路径。金属机壳本身构成一个屏蔽体，接地后屏蔽体上的感应电荷可以流入大地，对外部电磁场的屏蔽效果比悬空时更稳定。

外壳接地对差模噪声基本没有作用。差模噪声存在于两条输出线之间，与外壳电位无关。如果输出纹波的成分是差模噪声，那么接地带来的改善会很有限。判断方法是用示波器分别测量线间电压和线对地电压，看噪声出现在哪一个测量结果上。

不一样的接地状态下的输出噪声实测对比

表中数据来自常见的中小功率400Hz中频电源测试场合。外壳接地改善的是共模噪声，对差模噪声的作用不明显。多点接地在部分机型上会形成地环路，反而让输出纹波变差。

接地电阻与接地线长度的

接地效果与接地电阻和接地线长度直接相关。接地电阻越大，共模电流在接地路径上产生的压降越大，机壳电位无法被有效钳制。接地线越长，其自身电感越大，在高频段的阻抗越高，泄放效果越差。400Hz中频电源的开关频率通常在20kHz以上，这个频段下接地线的感抗往往比电阻更关键。

工程中采用的方案是用宽铜排或者编织带做接地线，缩短接地线长度，并且让接地线与输出线保持距离，避免两者平行走线造成新的耦合。

容易被忽略的几种接地情况

• 机壳与机柜之间只靠螺钉连接，漆层未去除，接触电阻偏大。
• 输出端与负载之间使用屏蔽线，屏蔽层只在一端接地。
• 多台400Hz中频电源共用一个接地排，形成公共阻抗耦合。
• 接地端子与内部电路地之间用长导线连接，高频阻抗偏高。

这些情况都会让外壳接地的实际效果打折扣。测量时可以把接地线临时断开和接上，分别记录输出纹波的有效值，用数据判断接地是否起了作用。

山东运电气有限公司在中频电源接地结构上的处理

山东运电气有限公司在400Hz中频电源的机壳结构设计中，把接地端子直接固定在金属底板上，接地路径短，接触面经过导电处理。逆变模块的散热器与机壳之间设置屏蔽层，减小开关管对机壳的电场耦合。输出滤波部分采用共模电感与差模电感组合，降低输出端的共模与差模噪声。

用户在实际选型时，可以把自己现场的负载类型、输出功率、允许的纹波范围提供给厂家，由厂家确认接地方式与滤波配置。关于具体型号的配置与价格，可以查看网页上的联系电话沟通实际报价。