EMI電源濾波器選型方法 淺析EMI電源濾波器及其原理介紹

本文主要介紹是關(guān)于EMI電源濾波器及其原理介紹，以及在選購EMI電源濾波器時我們應當如何選擇，希望通過本文能讓你對EMI電源濾波器有更深的認識。

EMI電源濾波器

EMI電源濾波器，又名電磁干擾電源濾波器，是由電感、電容構(gòu)成的無源雙向多端口網(wǎng)絡(luò)濾波設(shè)備。EMI電源濾波器起到兩個低通濾波器的作用：一個是衰減共模干擾，另一個是衰減差模干擾。 EMI電源濾波器能在阻帶范圍內(nèi)衰減射頻能量，而讓工頻無衰減，或者很少的衰減，就能通過EMI電源濾波器。 EMI電源濾波器是電子設(shè)備設(shè)計工程師控制傳導電磁干擾和輻射電磁干擾的首選工具。

EMI電源濾波器工作原理

電源濾波器是一種無源雙向網(wǎng)絡(luò)，它的一端是電源，另一端是負載。電源濾波器內(nèi)部電路電源濾波器的原理就是一種——阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負載側(cè)的阻抗失配越大，對電磁干擾的衰減就越有效。

性能測試漏電流性能測試泄漏電流是指在250VAC的電壓下，相線和中線與濾波器外殼（地線）間流過的電流。它主要取決于接地電容（共模電容）的取值。較大的共模電容CY可以提高插入損耗，但卻造成較大的漏電流。

EMI電源濾波器的作用

一：衰減共模干擾

二：衰減差模干擾

emi電源濾波器能在阻帶范圍內(nèi)衰減輻射頻能量，而讓工頻無衰減，或者很少的衰減，就能通過emi電源濾波器！emi電源濾波器的安裝過程中，應該注意以下問題：

一：emi電源濾波器金屬殼與機箱殼必須保證良好面接觸，并將地線接好。

二：emi電源濾波器輸入線、輸出線必須拉開距離，切忌并行，以免降低濾波器效能。

三：emi電源濾波器連接以選用雙絞線為佳，它可有效消除部分高頻干擾信號。

EMI電源濾波器選型方法

EMI電源濾波器的主要性能指標一般包括插入損耗、頻率特性、阻抗匹配、額定的電流值、?絕緣電阻值、漏電流、物理尺寸及重量、使用環(huán)境以及本身的可靠性。在使用時考慮最多的?是額定的電壓及電流值、插入損耗、漏電流三項。?

當我們選用電源濾波器時，應主要考慮三個方面的指標：

一、首先是電壓/電源

電源可分為交流電源和DC電源。相應地，許多廠家的電力濾波器也可以分為AC和DC。

從原理上講，交流電源濾波器既可用于交流電源又可用于直流電源，但直流濾波器不能用于通信，這主要是由于直流濾波器中電容器的低電壓電阻造成的，并且可能有高的交流損耗并引起過熱。即使直流濾波器的電壓電阻也沒有問題，因為DC濾波器采用大容量共模濾波電容器，如果漏電流將超過漏電流問題。

因此，直流電源濾波器絕對不能用在交流的場合。

交流濾波器用在直流場合，從安全的角度看沒有問題，但要付出成本和體積的代價；在樣機階段，如果手頭正好有交流濾波器，可以代替直流濾波器。?

當電源濾波器的工作電流超過額定電流時，不僅會造成濾波器過熱，而且會導致濾波器的低頻濾波性能降低。這是因為濾波器中的電感在較大電流的情況下，磁芯會發(fā)生飽和現(xiàn)象，使實際電感量減小。因此，確定濾波器的額定工作電流時，要以設(shè)備的最大工作電流為準，確保濾波器在最大電流狀態(tài)下具有良好的性能，否則當干擾在最大工作電流狀態(tài)下出現(xiàn)時，設(shè)備會受到干擾或傳導發(fā)射超標。

在確定濾波器的額定電流時，要留有一定的余量；特別是人們習慣上對交流電稱“有效值”，而不是交流電的“峰值”，留有一定余量是非常有必要的。一般濾波器的額定電流值應取實際電流值的1.5倍。?

二、其次是插入損耗?

從抑制干擾的角度考慮，插入損耗是最重要的指標。?插入損耗分為差模插入損耗和共模插入損耗。?

選用電源濾波器是怎樣確定所需要的插入損耗呢？

首先在設(shè)備的電源入口處不安裝濾波器，對設(shè)備進行傳導發(fā)射和傳導敏感度的測量，并與要滿足的標準進行比較，看兩者之間相差多少分貝，濾波器的作用是彌補上這個差距。?

以抑制設(shè)備的傳導發(fā)射為例，給出了確定濾波器插入損耗的過程：?

1、首先將設(shè)備的傳導發(fā)射值最大包絡(luò)線（a）與標準給出的限制值線（b）相比較，計算其差值得到需要的插入損耗值（c）。由于電源濾波器是低通濾波器將插入損耗線（c）變換為低通濾波器插入損耗的形式（d），（d）就是濾波器需要的插入損耗值。

注意:?（d）并不是低頻濾波器的特性，而是一個帶阻濾波器的特性，這是考慮到實際濾波器的非理想性。?

但如果從廠家的產(chǎn)品樣本上選擇插入損耗值滿足（d）的濾波器，十有八九會失敗。因為廠家產(chǎn)品樣本上的數(shù)據(jù)是在濾波器兩端阻抗為50Ω的條件下測得的，而實際使用條件并不是這樣。因此在實際使用條件下，濾波器的插入損耗會有所降低。為了保險起見，在從產(chǎn)品樣本中選擇濾波器時，應加20dB的余量，這就得到了（e）。從樣本上選擇濾波器，其插入損耗應滿足（e）的要求。

實際電源濾波器與理想濾波器的差距：理想的電源濾波器是低通濾波器，但實際的電源濾波器通常是帶阻濾波器。造成這種差別的原因是電容器和電感器的非理想性。?電容器的引線是有電感的，而電感線圈上又存在著寄生電容，盡管這些電感、電容很小，但當頻率較高時，它們的影響是不能忽略的。因此由實際電感、電容器構(gòu)成的低通濾波器電路在頻率較高時，就變成了一個帶阻濾波器電路。?此外，高頻時器件之間的耦合也是造成濾波器在高頻區(qū)間插入損耗減小的一個原因。

即使濾波器的電路結(jié)構(gòu)完全相同，由于器件的特性不同、器件的安裝方式的不同、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，它們的高頻性能會差很多。濾波器的電路結(jié)構(gòu)僅決定了濾波器的低頻特性。要想提高濾波器的高頻性能，生產(chǎn)時需要從許多方面注意制作工藝，如選用電感小的電容器、制作寄生電容小的電感、焊接時電容器的引線盡量短、在內(nèi)部采取適當?shù)母綦x等。?

電源濾波器高頻插入損耗的重要性

許多人認為，既然傳導發(fā)射極限值的頻率上限30MHz，那么就沒有必要對濾波器的高頻衰減提出要求。這是一個誤解，也正是存在這種錯誤的概念讓許多人在使設(shè)備滿足電磁兼容標準的過程中走了很長彎路，浪費了大量的時間和經(jīng)費。?

由于設(shè)備上的電纜是高效的輻射天線，當電纜上有高頻傳導電流時，會產(chǎn)生強烈的輻射，使設(shè)備不能滿足輻射發(fā)射極限值的要求。因此，當電源線上有高頻干擾電流時，同樣也會產(chǎn)生輻射，使設(shè)備的輻射發(fā)射超標。對于一個沒有電磁兼容經(jīng)驗的人來說，這個問題是很難發(fā)現(xiàn)的；因為當他所開發(fā)的設(shè)備輻射發(fā)射超標時，它會從機箱、信號電纜等環(huán)節(jié)檢查（這是許多教科書和培訓班中所介紹的），而根本想不到會是電源線的問題。?特別是設(shè)備的電源線傳導發(fā)射已經(jīng)滿足了標準要求時，它絕想不到應再次檢查電源線是否有問題，所以，電源濾波器的高頻特性是十分重要的。?特別提示：當設(shè)備的輻射發(fā)射不合格時，別忘記檢查電源線的共模傳導發(fā)射，很多場合輻射發(fā)射的超標時由于電源線上的共模電流造成的。

三、最后是結(jié)構(gòu)尺寸?

由于濾波器內(nèi)部一般是經(jīng)過灌封處理的，因此環(huán)境特性不是主要問題。但是所有的灌封材料和濾波電容器的溫度特性對電源濾波器的環(huán)境特性有一定的影響。

EMI電源濾波器的結(jié)構(gòu)

簡易的EMI濾波器采用單級結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)濾波效果不是很好；復雜一點的EMI濾波器采用雙級結(jié)構(gòu)，也就是有兩個單級式EMI濾波器，這種濾波器抑制電網(wǎng)噪聲的效果會更好。

如圖：

L1是共模電感，它的兩個線圈磁通方向相同，經(jīng)過耦合后總輸入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，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。當有共模電流通過時，兩個線圈上 產(chǎn)生的磁場就會互相加強。

C1稱為X電容，用來濾除兩條電源線之間的線間干擾，即串模干擾。應采用薄膜電容器，容量范圍大致為0．01～0．47uf。

Y1和Y2稱為Y電容，兩個Y電容串聯(lián)后跨接在輸出端，并將電容器中點接大地，能有效地抑制共模干擾。它的容量范圍是2200pF～0．1uf。為保證漏電流不至于過大，電容器量不宜超過0．1uf。

濾波器其實還有很多種，有高通濾波器也有低通濾波器，有帶通也有帶阻濾波器。不同的濾波器對不同的信號處理不一樣，但是目的都是一致的，都是為了濾除無效的信息而保留有效信息。

結(jié)語

簡而言之，電源濾波器就是對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除的電器設(shè)備。關(guān)于EMI電源濾波器的選型及其相關(guān)介紹就到這里了，關(guān)于EMI電源濾波器其實還有很多可講，本文只是選取一小截以作代表，其它相關(guān)知識在本文就不再贅述了。