電路原理與設(shè)計-EMI抑制設(shè)計

1、電路原理與設(shè)計-EMI抑制設(shè)計批準(zhǔn)：2014年12月29日編制：趙春陽 校對： 審核： 2022-3-72版本變更記錄日期版本變更事項責(zé)任人備注2015.5.41.0趙春陽2022-3-73綱要1電磁干擾EMI抑制電路的組成3EMI濾波電感的設(shè)計要點452共模干擾與差模干擾6標(biāo)準(zhǔn)測試總結(jié)2022-3-74EMI濾波器濾波器序言電源線是干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑，通過電源線，電網(wǎng)的干擾可以傳入設(shè)備，干擾設(shè)備的正常工作，同樣設(shè)備產(chǎn)生的干擾也可能通過電源線傳到電網(wǎng)上，干擾其他設(shè)備的正常工作。所以必須在設(shè)備的電源進(jìn)線處加入EMI濾波器。組成標(biāo)準(zhǔn)的EMI濾波器通常由串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器組成的低通

2、濾波電路，其作用是允許設(shè)備正常工作時的頻率信號進(jìn)入設(shè)備，而對高頻的干擾信號有較大的阻礙作用。EMI濾波電路：由共模濾波電路和差模濾波電路組成。一方面濾除電網(wǎng)諧波及浪涌，使其不影響高頻開關(guān)電源的正常工作。另一方面由于電源工作時，電源的功率開關(guān)管、變壓器處于高頻的開關(guān)狀態(tài)，電壓、電流的快速跳變會產(chǎn)生很干擾噪音，而EMI電路主要是阻止這些干擾噪聲串入電網(wǎng)影響其它的電子設(shè)備。2022-3-75共模與差模共模與差?？闺姶挪ǜ蓴_用的兩種電感：共模電感和差模電感：1、兩根電源線對地之間干擾叫共模干擾。兩根電源線之間的干擾叫差模干擾。2、抑制共模干擾的濾波電感叫共模電感。抑制差模干擾的濾波電感叫差模電感。3、

3、共模電感是繞在同一鐵心上的圈數(shù)相等、導(dǎo)線直徑相等、繞向相反的兩組線圈。差模電感是繞在一個鐵心上的一個線圈。4、共模電感的特點是：由于同一鐵心上的兩組線圈的繞向相反，所以鐵心不怕飽和。市場上用的最多的磁芯材料是高導(dǎo)鐵氧體材料。5、差模電感的特點是應(yīng)用在大電流的場合。由于一個鐵心上繞的一個線圈，當(dāng)流進(jìn)線圈的電流增大時，線圈中的鐵心會飽和，因此市場上用的最多的鐵心材料是金屬粉心材料。特別是鐵粉心材料2022-3-76共模差模噪聲共模差模噪聲2022-3-77共模電感的設(shè)計共模電感的設(shè)計 開關(guān)電源一般工作頻率20KHz以上，而電源產(chǎn)生的有害噪聲比20KHz高，往往在100KHz50MHz之間。 對于電

4、感來講，大多數(shù)磁芯材質(zhì)選擇鐵氧體，因為在有害頻帶內(nèi)能提供最高的阻抗。 對于共模噪聲濾波器環(huán)形磁芯是最普及的，他們不貴、漏磁也低。 對于濾波器中的共模或差模扼流圈一般情況下要自己動手設(shè)計。電感的取值和材料的選取原則：1、磁芯材料的頻率范圍要寬，要保證最高頻率在1GHz，即在很寬的頻率范圍內(nèi)有比較穩(wěn)定的磁導(dǎo)率。 2、磁導(dǎo)率高，但實際中很難滿足這一要求，所以。磁導(dǎo)率往往分段考慮。所以磁芯材料一般為鐵氧體。 經(jīng)驗值：共模電量一般在1.5mH5mH,差模電感量一般在1050uH。2022-3-78濾波電感的設(shè)計濾波電感的設(shè)計 對于輸入端來說，電源模塊內(nèi)部的干擾信號不能返回給電網(wǎng)，所以輸入端的濾波器要做得

5、比較好才行，因為輸入端的Y電容一般都是很小的，所以只有把共模電感量做大了，才能得到一個比較低的轉(zhuǎn)折頻率，這樣模塊內(nèi)部的干擾信號就可以被濾除得很好，最大限度減小對電網(wǎng)的干擾。 電感量越大，共模濾波部分的轉(zhuǎn)折頻率越低，對低頻共模電流噪聲信號能夠起到夠好的衰減作用。從另外一個角度來看，這個電感量越大，對共模電流噪聲的抑制作用越強(qiáng)，相當(dāng)于將共模電流的路徑阻斷，然后通過低阻抗的共模電容將這個信號旁路掉。2022-3-79濾波電容（安規(guī)電容）濾波電容（安規(guī)電容）濾波電容濾波電容與一般的濾波器不同，EMI濾波器典型結(jié)構(gòu)中電容使用了兩種下標(biāo)，接于相線和中線之間，稱為差模電容，接于相線或中線與地之間，稱為共模電

6、容，下標(biāo)X和Y不僅表明了它在濾波電路中的作用，還表明了它在濾波電路中的安全等級。在設(shè)計或選用濾波器時都必須充分考慮這兩類電容的安全性能，因為它直接關(guān)系到濾波網(wǎng)絡(luò)的安全性能。一般的EMI濾波器中有兩組電容，即跨接在電源線之間起差模抑制作用的X電容和接在電源線和地之間起共模抑制作用的Y電容。對于X電容其額定電壓應(yīng)和電網(wǎng)電壓相當(dāng)，其容量可以選的大一些，典型值0.05uF1uF。對于Y電容取值允許的情況下越大越好，但如果Y電容時效會導(dǎo)致人員電擊，所以對其最大漏電電流Ig有限制，Ig的大小由產(chǎn)品規(guī)定，一般為0.58mA。Y電容的最大容量可用公式計算CY=IgUm2*Fm106 (nF) Um電網(wǎng)電壓(V

7、) ;Fm 電網(wǎng)頻率(Hz); Ig 漏電電流(mA )另外，為了獲得較好的高頻特性、降低高頻等效串聯(lián)電阻和等效串聯(lián)電感，X電容和Y電容通常都是通過幾個較小的電容并聯(lián)來滿足其容量要求2022-3-710傳導(dǎo)測試傳導(dǎo)測試150KHZ-30MHZ對應(yīng)的波長是2000m10m，通過大量的實驗得出，只有波長在這之間的騷擾最容易通過導(dǎo)線傳輸或者是被耦合，如果頻率再高或者是再低就會通過其他方式傳播，如果頻率很高騷擾直接就會向空間傳播，騷擾信號不會在導(dǎo)線上傳輸。2022-3-711總結(jié)及注意事項總結(jié)及注意事項 EMI電源濾波器在應(yīng)用時一定得注意濾波器的安裝問題, 因為如果濾波器安裝得不合適反而會得到一個更差

8、的效果。A 為了濾波器的安全可靠工作(散熱和濾波效果) , 除濾波器一定要安裝在設(shè)備的機(jī)架或機(jī)殼上外, 濾波器的接地點應(yīng)和設(shè)備機(jī)殼的接地點取得一致, 并盡量縮短濾波器的接地線。若接地點不在一處, 那么濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經(jīng)兩接地點的途徑時, 會將噪聲引入設(shè)備內(nèi)的其他部分。其次, 濾波器的接地線會引入感抗, 它能導(dǎo)致濾波器高頻衰減特性的變壞。所以, 金屬外殼的濾波器要直接和設(shè)備機(jī)殼連接。如外殼噴過漆, 則必須刮去漆皮； 若金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波器時, 它與設(shè)備機(jī)殼的接地線應(yīng)可能短。B 濾波器要安裝在設(shè)備電源線輸入端, 連線要盡量短; 設(shè)備內(nèi)部電源要安裝在濾波器的輸出端。若濾波器在設(shè)備內(nèi)的輸入線長了, 在高頻端輸入線就會將引入的傳導(dǎo)干擾耦合給其他部分。若設(shè)備內(nèi)部電源安裝在濾