Page 22 - 《真空与低温》2026年第2期

席竹君等：电推进系统压力传感器干扰分析及抑制方法研究 141

有特性，共模干扰尤为突出。电推进系统中的共模
等离子振荡 开关电源 地回路干扰 干扰主要来源于推力器等离子振荡（50～500 V）、
V plamsa (t) dV/dt, di/dt (多点接地) 干扰源
开关电源高频动作下引起的共模噪声（5～50 V）以
及地回路压降（1～20 V），差模干扰主要来源于开
容性 磁场 传导 辐射 地阻抗
耦合 耦合 耦合 耦合 耦合 关电源纹波（＜100 mV）以及磁场感应噪声（mV），
耦合 共模干扰幅度明显大于差模干扰幅度，对电推进系
途径
统压力传感器精度的影响更为明显，故本文针对共
注入信号线 供电噪声 共模电压 模干扰提出相应抑制措施。
1.2 电推进系统压力传感器共模干扰机理分析
电源控制单元作为功率变换设备，内部有诸多
开关晶体管、开关变压器以及整流二极管器件，开
前置放大器
关晶体管是最核心的共模干扰源。开关晶体管在高
速导通关断时，会产生极高的电流、电压变化率，电
共模转差模 压力
输出含噪声 传感器 流、电压变化率作用在晶体管与散热器之间的寄生
电容上 [2-3] ，引起强大的脉冲电流，也即位移电流 [4-5] ：
) dV
(
压力测量值 （1）
跳动、漂移 I = C oss +C stary dt
式中： C oss为开关晶体管输出电容（DS 间）； C stray为
晶体管与散热器之间的寄生电容。
图 2 电推进系统压传干扰信号链路图
位移电流通过地线流回晶体管源极，形成共模
Fig. 2 Link diagram of pressure-transmitted interference signal in
电流回路。在高频工作时，共模干扰出现的概率较
electric propulsion system [6]
大 。开关变压器是共模干扰从初级传递到次级
电推进系统内对压力传感器的干扰，既包含严 的主要通道。通过变压器初级绕组和次级绕组之
重的共模干扰，也包含不可忽视的差模干扰。共模 间存在的寄生电容，初级绕组上剧烈的高压方波通
干扰是在信号线及其回线（一般称为信号地线）上 过寄生电容耦合到次级绕组。整流二极管具有存
幅度和相位都相同的电压电流干扰信号，差模干扰 储效应，在反向恢复过程中，会产生浪涌电流尖峰
则是干扰信号在两根信号线之间幅度相同、方向 和高频振荡，通过二极管两极与地之间的寄生电容，
相反的电压电流干扰信号 。共模、差模干扰路径 产生共模干扰，这是传导耦合。除此之外，输出滤
[1]
示意图如图 3 所示，其中，R 1 、R 2 分别为驱动端与 波器输入端由于变压器漏感、引线电感、分布电容、
负载端之间信号线与回流线的阻抗。 滤波电容和电感的存在，相当于一个高频矩形调宽
脉冲加到 RLC 网络，在脉冲波的上升沿和下降沿
产生过冲和振荡，形成共模干扰，这是辐射耦合，电
R 1
驱 负 源控制单元内部某开关电路示意图如图 4 所示。
动 载
端 差模电流
端
V+
R 2 V 1 L 2 阳极+
Q 1 Q 3
1 整流二极管 R 1
共模电压 共模电流 C 1 2 6 C 3
C 2
3 V 2 V 4 C 4 C 5
公共地
4
Q 2 Q 4 L 1
图 3 共模差模干扰路径示意图 R 3
V− 开关变压器 R 2
Fig. 3 Schematic diagram of common-mode differential-mode C 6
开关晶体管
interference path 阳极−

共模干扰和差模干扰都需要被抑制，但由于电 图 4 电源控制单元开关电路示意图
推进系统高电压、大电流以及复杂接地等系统固 Fig. 4 Schematic diagram of switch circuit of power control unit