干擾濾波技術(shù)最新課件

1、干擾濾波技術(shù)最新課件 第四章 干擾濾波技術(shù) n 干擾濾波在EMC設(shè)計(jì)中作用 n 差模干擾和共模干擾 n 常用濾波電路 n 正確使用濾波器 干擾濾波技術(shù)最新課件 濾波器的作用 信號濾波器 電源濾波器 切斷干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構(gòu) 成完善的干擾防護(hù)。 干擾濾波技術(shù)最新課件 共模和差模電流 干擾濾波技術(shù)最新課件 共模/差模干擾的產(chǎn)生 VV ICM ICM ICM IDM 干擾濾波技術(shù)最新課件 開關(guān)電源噪聲 50Hz的奇次諧波（的奇次諧波（1、3、5、7 ） 開關(guān)頻率的基頻和諧波（開關(guān)頻率的基頻和諧波（1MHz以下差模為主，以下差模為主， 1MHz以上共模為主）以上共模為主） 干擾

2、濾波技術(shù)最新課件 干擾濾波器的種類 衰減衰減 衰減衰減 低通 帶通 高通 帶阻 3dB 截止頻率 干擾濾波技術(shù)最新課件 低通濾波器類型 C T L 反 干擾濾波技術(shù)最新課件 電路與插入損耗的關(guān)系 20 40 60 80 100 fc 10fc 100fc 1000fc 5階階 4階階 3階階 2階階 1階階 20N/十倍頻程十倍頻程 6N/倍頻程倍頻程 插入損耗插入損耗 dB 干擾濾波技術(shù)最新課件 確定濾波器階數(shù) 50 100 欲衰減欲衰減20dB 4 6=24 20 至少至少4階濾波器階濾波器 10 100 1 20 = 20 1階濾波器就可以了階濾波器就可以了 為了保險(xiǎn)，可用為了保險(xiǎn)，可用

3、2階階 欲衰減欲衰減20dB L、C的數(shù)值決定截止頻率的數(shù)值決定截止頻率 階數(shù)決定過渡帶的陡度階數(shù)決定過渡帶的陡度 干擾濾波技術(shù)最新課件 根據(jù)阻抗選用濾波電路 源阻抗源阻抗 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 負(fù)載阻抗負(fù)載阻抗 高高 C、 、多級、多級 高高 高高 、多級、多級 低低 低低 反反 、多級反、多級反 高高 低低 L、多級、多級L 低低 規(guī)律：電容對高阻，電感對低阻規(guī)律：電容對高阻，電感對低阻 干擾濾波技術(shù)最新課件 插入損耗的估算 Fco = 1/(2 Rp C) ZL Zs、ZL并聯(lián)并聯(lián) C IL = 20 lg( CRp) IL IL = 20 lg( L/Rs) Fco = Rs/(2 L）

4、Zs、ZL串聯(lián)串聯(lián) Zs L Zs ZL 干擾濾波技術(shù)最新課件 器件參數(shù)的確定 L C RR L = R / 2FC C = 1 / 2RFC 對于T形（多級T）和 形（多級）電路，最外 邊的電感或電容取 L/2 和 C/2，中間的不變。 干擾濾波技術(shù)最新課件 實(shí)際電容器的特性 ZC 實(shí)際電容 理想電容 f 引線長1.6mm的陶瓷電容器 電容量 諧振頻率(MHZ) 1 F 1.7 0.1 F 4 0.01F 12.6 3300 pF 19.3 1100 pF 33 680 pF 42.5 330 pF 60 1/2 LC CL 干擾濾波技術(shù)最新課件 溫度對陶瓷電容容量的影響 0.15 -0.1

5、5 0 -55125 5 -15 0 -55125 -10 -5 COG X7R -60 20 -3090 -30 0 Y5V 30 % C % C % C 干擾濾波技術(shù)最新課件 電壓對陶瓷電容容量的影響 COG X7R Y5V 20 0 -20 -40 -60 -80 0 20 40 60 80 100 %額定電壓（額定電壓（Vdc） % C 干擾濾波技術(shù)最新課件 實(shí)際電感器的特性 ZL 理想電感實(shí)際電感 f 電感量 （H） 諧振頻率 (MHZ) 3.4 45 8.8 28 68 5.7 125 2.6 500 1.2 繞在鐵粉芯上的電感 1/2 LC L C 干擾濾波技術(shù)最新課件 電感寄生

6、電容的來源 每圈之間的電容每圈之間的電容 CTT 導(dǎo)線與磁芯之間的電容導(dǎo)線與磁芯之間的電容CTC 磁芯為導(dǎo)體時(shí)，磁芯為導(dǎo)體時(shí)，CTC為主要因素，為主要因素， 磁芯為非導(dǎo)體時(shí)，磁芯為非導(dǎo)體時(shí)，CTT為主要因素。為主要因素。 干擾濾波技術(shù)最新課件 克服電容非理想性的方法 衰減 電容并聯(lián) LC并聯(lián) 電感并聯(lián) 小電容 大電容大電容 并聯(lián)電容 頻率 大容量小容量 干擾濾波技術(shù)最新課件 三端電容器的原理 引線電感與電容引線電感與電容 一起構(gòu)成了一個(gè)一起構(gòu)成了一個(gè)T 形低通濾波器形低通濾波器 在引線上安裝兩在引線上安裝兩 個(gè)磁珠濾波效果個(gè)磁珠濾波效果 更好更好 地線電感起地線電感起 著不良作用著不良作用 三

7、端電容 普通電容普通電容 30 70 1GHz 20 60 40 干擾濾波技術(shù)最新課件 三端電容的正確使用 接地點(diǎn)要求：接地點(diǎn)要求： 1 干凈地干凈地 2 與機(jī)箱或其它較大與機(jī)箱或其它較大 的金屬件的金屬件射頻搭接射頻搭接 干擾濾波技術(shù)最新課件 三端電容器的不足 寄生電容造成輸入寄生電容造成輸入 端、輸出端耦合端、輸出端耦合 接地電感造成旁接地電感造成旁 路效果下降路效果下降 干擾濾波技術(shù)最新課件 穿心電容更勝一籌 金屬板隔離金屬板隔離 輸入輸出端輸入輸出端 一周接地一周接地 電感很小電感很小 干擾濾波技術(shù)最新課件 穿心電容的插入損耗 插入損耗插入損耗 頻率頻率 1GHz 普通電容普通電容 理

8、想電容理想電容 穿心電容穿心電容 干擾濾波技術(shù)最新課件 饋通濾波器使用注意事項(xiàng) 必須安裝在金屬板上，并在一周接地 最好焊接，螺紋安裝時(shí)要使用帶齒墊片 焊接時(shí)間不能過長 上緊螺紋時(shí)扭矩不能過大 干擾濾波技術(shù)最新課件 線路板上使用饋通濾波器 線路板地線面線路板地線面 上面上面 底面底面 干擾濾波技術(shù)最新課件 磁芯對電感寄生電容的影響 鐵粉芯鐵粉芯 C = 4.28pf C = 3.48pf 19% 鐵氧體（錳鋅）鐵氧體（錳鋅） C = 49pf C = 51pf 4% 干擾濾波技術(shù)最新課件 減小電感寄生電容的方法 然后：然后： 起始端與終止端遠(yuǎn)離（夾角大于起始端與終止端遠(yuǎn)離（夾角大于40度）度）

9、盡量單層繞制，并增加匝間距離盡量單層繞制，并增加匝間距離 多層繞制時(shí)，多層繞制時(shí)， 采用采用“漸進(jìn)漸進(jìn)”方式繞，不要來回繞方式繞，不要來回繞 1. 分組繞制分組繞制 （要求高時(shí)，用大電感和小電感串聯(lián)起（要求高時(shí)，用大電感和小電感串聯(lián)起 來使用）來使用） 如果磁芯是導(dǎo)體，首先：如果磁芯是導(dǎo)體，首先： 用介電常數(shù)低的材料增加繞組導(dǎo)體與磁芯之間的距離用介電常數(shù)低的材料增加繞組導(dǎo)體與磁芯之間的距離 干擾濾波技術(shù)最新課件 共模扼流圈 共模扼流圈中的負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁共模扼流圈中的負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁 芯不會飽和。芯不會飽和。 有意增加漏磁，有意增加漏磁， 利用差模電感利用差

10、模電感 干擾濾波技術(shù)最新課件 電感磁芯的選用 鐵粉磁芯：不易飽和、導(dǎo)磁率低，作差模扼流圈的磁芯鐵粉磁芯：不易飽和、導(dǎo)磁率低，作差模扼流圈的磁芯 鐵氧體：最常用鐵氧體：最常用 錳鋅：錳鋅： r = 500 10000，R = 0.1100 m 鎳鋅：鎳鋅： r = 10 100，R = 1k 1M m 超微晶：超微晶： r 10000，做大電感量共模扼流圈的磁心，做大電感量共模扼流圈的磁心 干擾濾波技術(shù)最新課件 電感量與飽和電流的計(jì)算 S D1D2 飽和電流： Imax = Bmax S (D1-D2)/2L 電感量： L （nH）= 0.2 N2 r S(mm) ln (D1/D2) 電感量電

11、感量 廠家手冊給出廠家手冊給出 廠家經(jīng)常給出每匝的電感量廠家經(jīng)常給出每匝的電感量“AL”，則，則 L （nH）= AL N2 干擾濾波技術(shù)最新課件 干擾抑制用鐵氧體 Z = jL + R R Z L R(f) 1MHz 10MHz 100MHz 1000MHz 干擾濾波技術(shù)最新課件 鐵氧體磁環(huán)使用方面的一些問題 1 10 100 1000 125 4500 1250 600 300個(gè) 30個(gè) 0.1 1 10 100 1000 匝 1匝 無偏置 有偏置 干擾濾波技術(shù)最新課件 低通濾波器對脈沖信號的影響 干擾濾波技術(shù)最新課件 信號濾波器的安裝位置 板上濾波器板上濾波器 無屏蔽的場合無屏蔽的場合

12、濾波器靠近被濾 波導(dǎo)線的靠近器 件或線路板一端。 有屏蔽的場合：在屏蔽界面上有屏蔽的場合：在屏蔽界面上 干擾濾波技術(shù)最新課件 板上濾波器的注意事項(xiàng) 濾波器要并排安裝濾波器要并排安裝 線路板的干凈地與金屬機(jī)線路板的干凈地與金屬機(jī) 箱或大金屬板緊密搭接箱或大金屬板緊密搭接 為濾波設(shè)置干凈地為濾波設(shè)置干凈地 在接口處設(shè)置檔板在接口處設(shè)置檔板 濾波器靠近接口濾波器靠近接口 干擾濾波技術(shù)最新課件 面板上濾波的簡易（臨時(shí)）方法 容量適當(dāng)?shù)拇善娙莼颡?dú)石電容，引線盡量短容量適當(dāng)?shù)拇善娙莼颡?dú)石電容，引線盡量短 干擾濾波技術(shù)最新課件 電纜濾波的方法 屏蔽盒屏蔽盒 饋通濾波器饋通濾波器 連接器連接器 濾波連接器

13、濾波連接器 雖然是最佳雖然是最佳 選擇，但是選擇，但是 當(dāng)空間允許當(dāng)空間允許 時(shí)，也可以時(shí)，也可以 這樣：這樣： 干擾濾波技術(shù)最新課件 自制面板濾波器 濾波電路可以按照需要設(shè)計(jì)，濾波電路可以按照需要設(shè)計(jì)， 但是至少有一級饋通濾波器但是至少有一級饋通濾波器 連接器按照需要選擇，也可以是引線連接器按照需要選擇，也可以是引線 錫焊，保證完全隔離錫焊，保證完全隔離 螺紋盲孔 干擾濾波技術(shù)最新課件 面板安裝濾波器注意事項(xiàng) 濾波器與面板之濾波器與面板之 間必須使用電磁間必須使用電磁 密封襯墊！密封襯墊！ 干擾濾波技術(shù)最新課件 使用形濾波器的注意事項(xiàng) 濾波器接地阻抗濾波器接地阻抗 預(yù)期干擾電流路徑預(yù)期干擾電

14、流路徑 實(shí)際干擾電流路徑實(shí)際干擾電流路徑 對接地沒有把握對接地沒有把握 時(shí)，避免使用時(shí)，避免使用 形濾波器！形濾波器！ 干擾濾波技術(shù)最新課件 電源線濾波器的基本電路 共模扼流圈共模扼流圈 差模電容差模電容 共模電容共模電容 共模濾波電容受到漏電流的限制共模濾波電容受到漏電流的限制 干擾濾波技術(shù)最新課件 電源線濾波器的特性 損 耗 頻率頻率 理想濾波器特性理想濾波器特性 實(shí)際濾波器特性實(shí)際濾波器特性 一般產(chǎn)品說明書上給出的數(shù)據(jù)是50條件下的測試結(jié)果。 30MHz 越來越受到關(guān)注越來越受到關(guān)注 干擾濾波技術(shù)最新課件 改善濾波器高頻特性的方法 或 精心繞制或多個(gè)電感串聯(lián)精心繞制或多個(gè)電感串聯(lián) 干擾濾

15、波技術(shù)最新課件 注意插入增益問題 0 -10 50 / 50 100 / 0.1 或或 0.1 / 100 頻率頻率 插入損耗插入損耗 解決辦法：差模電感上并聯(lián)電阻（解決辦法：差模電感上并聯(lián)電阻（50 1k)，差模電容，差模電容 上串聯(lián)電阻（上串聯(lián)電阻（0.5 10） 干擾濾波技術(shù)最新課件 選擇濾波器的保險(xiǎn)方法 濾波器 0.1 100 濾波器 0.1 100 0 衰減 50條件下的插入損耗 0.1/100條件下的插入損耗 插入損耗增益會暴露出來 干擾濾波技術(shù)最新課件 電源線濾波器的錯誤安裝 PCB 濾波器 濾波器 輸入線過長 輸入、輸出耦合 PCB 干擾濾波技術(shù)最新課件 電源線濾波器的錯誤安裝 濾波器 絕緣漆 PCB 濾波器通過細(xì)線接地，高頻效果很差！ 接地線 干擾濾波技術(shù)最新課件 濾波器的正確安裝 濾 波 器 PCB 濾波器直接接地盡量短 輸入、輸出線隔離 濾波器安裝在線路板上時(shí)， 在電源線入口處增加一只高 頻共模濾波器 電源 PCB 濾波電路 干擾濾波技術(shù)最新課件 低通濾波器對脈沖干擾的抑制 A f IL f + fCO fCO A f 輸入脈沖頻譜 濾波器特性 輸出脈沖頻譜輸出脈沖頻譜 2VIPd 2VIPd 相當(dāng)于脈沖的上升時(shí)間和相當(dāng)于脈沖的上升時(shí)間和 脈寬變大，而幅度沒有減脈寬變大，