EMI濾波器的設計原理分析

1、EMI濾波器的設計原理分析隨著電子設備、計算機與家用電器的大量涌現(xiàn)和廣泛普及，電網(wǎng)噪聲干擾日益嚴重并形成一種公 害。特別是瞬態(tài)噪聲干擾，其上升速度快、持續(xù)時間短、電壓振幅度高（幾百伏至幾千伏）、隨機 性強，對微機和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴重干擾，常使人防不勝防，這已引起國內外電子界的高度重視。電磁干擾濾波器（EMI Filter）是近年來被推廣應用的一種新型組合器件。它能有效地抑制電網(wǎng) 噪聲，提高電子設備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性，可廣泛用于電子測量儀器、計算機機房設備、 開關電源、測控系統(tǒng)等領域。1電磁干擾濾波器的構造原理及應用1.11構造原理電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導噪聲的頻譜大致為10kH

2、z30MHz，最高可達150MHz。 根據(jù)傳播方向的不同，電源噪聲可分為兩大類：一類是從電源進線引入的外界干擾，另一類是由 電子設備產(chǎn)生并經(jīng)電源線傳導出去的噪聲。這表明噪聲屬于雙向干擾信號，電子設備既是噪聲干 擾的對象，又是一個噪聲源。若從形成特點看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種。串模干擾 是兩條電源線之間（簡稱線對線）的噪聲，共模干擾則是兩條電源線對大地（簡稱線對地）的噪聲。 因此，電磁干擾濾波器應符合電磁兼容性（EMC）的要求，也必須是雙向射頻濾波器，一方面要濾 除從交流電源線上引入的外部電磁干擾，另一方面還能避免本身設備向外部發(fā)出噪聲干擾，以免 影響同一電磁環(huán)境下其他電子設備的正常工

3、作。此外，電磁干擾濾波器應對串模、共模干擾都起 到抑制作用。1.2基本電路及典型應用電磁干擾濾波器的基本電路如圖1所示。該五端器件有兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端，使用時外殼應接通大地。電路中包括 共模扼流圈（亦稱共模電感）L、濾波電容C1C4。L對串模干擾不起作用，但當出現(xiàn)共模干擾時， 由于兩個線圈的磁通方向相同，經(jīng)過耦合后總電感量迅速增大，因此對共模信號呈現(xiàn)很大的感抗， 使之不易通過，故稱作共模扼流圈。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導磁率的鐵氧體磁環(huán)上， 當有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關， 參見表1。 K 3兩53胞&式EMI找涂耳

4、皿麟需要指出，當額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應增大，以便能承受較大的電流。 此外，適當增加電感量，可改善低頻衰減特性。C1和C2采用薄膜電容器，容量范圍大致是0. 01Mf0.47pF，主要用來濾除串模干擾。C3和C4跨接在輸出端，并將電容器的中點接地，能 有效地抑制共模干擾。C3和C4亦可并聯(lián)在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量范圍是2200Pf0. 1pFo為減小漏電流，電容量不得超過0.1pF，并且電容器中點應與大地接通。C1C4的耐壓值 均為630VDC或250VAC。圖2示出一種兩級復合式EMI濾波器的內部電路，由于采用兩級(亦 稱兩節(jié))濾波，因此濾除噪聲的效果更佳。針對某些用戶

5、現(xiàn)場存在重復頻率為幾千赫茲的快速瞬 態(tài)群脈沖干擾的問題，國內外還開發(fā)出群脈沖濾波器(亦稱群脈沖對抗器)，能對上述干擾起到抑 制作用。2 EMI濾波器在開關電源中的應用為減小體積、降低成本，單片開關電源一般采用簡易式單級EMI濾波器，典型電路如圖3所52RD.com圖(a)與圖(b)中的電容器C能濾除串模干擾，區(qū)別僅是圖(a)將C接在輸入端，圖(b)則接到 輸出端。圖(c)、(d)所示電路較復雜，抑制干擾的效果更佳。圖(c)中的L、C1和C2用來濾除共 模干擾，C3和C4濾除串模干擾。R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷 積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進線端L、N不帶電，

6、保證使用的安全性。圖(d)則是把共模干擾濾波電容C3和C4接在輸出端。EMI濾波器能有效抑制單片開關電源的電磁干擾。圖4中曲線a為不加EMI濾波器時開關電 源上0.15MHz30MHz傳導噪聲的波形(即電磁干擾峰值包絡線)。曲線b是插入如圖3(d)所示E MI濾波器后的波形，能將電磁干擾衰減50dBuV70dBuV。顯然，這種EMI濾波器的效果更佳。邸ffl$aeo4QK1 1坷ir也岐雅肝啟52RD.com3 EMI濾波器的技術參數(shù)及測試方法3.1主要技術參數(shù)EMI濾波器的主要技術參數(shù)有：額定電壓、額定電流、漏電流、測試電壓、絕緣電阻、直流 電阻、使用溫度范圍、工作溫升Tr、插入損耗AdB、外形尺寸、重量等。上述參數(shù)中最重要的 是插入損耗(亦