EMI電源濾波器的選型

1、EMI電源濾波器的選型EMI電源濾波器的主要性能指標(biāo)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(shí)考慮最多的是額定的電壓及電流值、插入損耗、漏電流三項(xiàng)。當(dāng)我們選用電源濾波器時(shí)，應(yīng)主要考慮三個(gè)方面的指標(biāo)：一、首先是電壓/電流電源有交流直流之分，與此相對(duì)應(yīng)，許多廠家的電源濾波器也分為交流和直流兩種。從原理上講，交流電源濾波器既可用在交流電源上，也可在直流電源上使用；但直流電源濾波器不能用在交流的場(chǎng)合，這主要因?yàn)橹绷鳛V波器中的電容器的耐壓較低，并且有可能其交流損耗較大，導(dǎo)致過(guò)熱。即使直流濾波器耐壓沒(méi)有問(wèn)題，由于直流濾波器中使

2、用了容量較大的共模濾波電容器，如果在交流的場(chǎng)合會(huì)產(chǎn)生漏電流超標(biāo)的問(wèn)題。因此，直流電源濾波器絕對(duì)不能用在交流的場(chǎng)合交流濾波器用在直流場(chǎng)合，從安全的角度看沒(méi)有問(wèn)題，但要付出成本和體積的代價(jià)；在樣機(jī)階段，如果手頭正好有交流濾波器，可以代替直流濾波器。當(dāng)電源濾波器的工作電流超過(guò)額定電流時(shí)，不僅會(huì)造成濾波器過(guò)熱，而且會(huì)導(dǎo)致濾波器的低頻濾波性能降低。這是因?yàn)闉V波器中的電感在較大電流的情況下，磁芯會(huì)發(fā)生飽和現(xiàn)象，使實(shí)際電感量減小。因此，確定濾波器的額定工作電流時(shí)，要以設(shè)備的最大工作電流為準(zhǔn)，確保濾波器在最大電流狀態(tài)下具有良好的性能，否則當(dāng)干擾在最大工作電流狀態(tài)下出現(xiàn)時(shí)，設(shè)備會(huì)受到干擾或傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)。在確定濾

3、波器的額定電流時(shí)，要留有一定的余量；特別是人們習(xí)慣上對(duì)交流電稱(chēng)“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(yīng)取實(shí)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(biāo)。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(duì)設(shè)備進(jìn)行傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)敏感度的測(cè)量，并與要滿(mǎn)足的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，看兩者之間相差多少分貝，濾波器的作用是彌補(bǔ)上這個(gè)差距。以抑制設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射為例，給出了確定濾波器插入損耗的過(guò)程：1、首先將設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射值最大包絡(luò)線（a）與標(biāo)準(zhǔn)給出的限制值線（b

4、）相比較，計(jì)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(gè)帶阻濾波器的特性，這是考慮到實(shí)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(mǎn)足（d）的濾波器，十有八九會(huì)失敗。因?yàn)閺S家產(chǎn)品樣本上的數(shù)據(jù)是在濾波器兩端阻抗為50Q的條件下測(cè)得的，而實(shí)際使用條件并不是這樣。因此在實(shí)際使用條件下，濾波器的插入損耗會(huì)有所降低。為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，在從產(chǎn)品樣本中選擇濾波器時(shí)，應(yīng)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(yīng)滿(mǎn)足（e）的要

5、求。實(shí)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(shí)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(dāng)頻率較高時(shí)，它們的影響是不能忽略的。因此由實(shí)際電感、電容器構(gòu)成的低通濾波器電路在頻率較高時(shí)，就變成了一個(gè)帶阻濾波器電路。此外，高頻時(shí)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(gè)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(huì)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

6、性能，生產(chǎn)時(shí)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(shí)電容器的引線盡量短、在內(nèi)部采取適當(dāng)?shù)母綦x等。電源濾波器高頻插入損耗的重要性許多人認(rèn)為，既然傳導(dǎo)發(fā)射極限值的頻率上限30MHz，那么就沒(méi)有必要對(duì)濾波器的高頻衰減提出要求。這是一個(gè)誤解，也正是存在這種錯(cuò)誤的概念讓許多人在使設(shè)備滿(mǎn)足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中走了很長(zhǎng)彎路，浪費(fèi)了大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。由于設(shè)備上的電纜是高效的輻射天線，當(dāng)電纜上有高頻傳導(dǎo)電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射，使設(shè)備不能滿(mǎn)足輻射發(fā)射極限值的要求。因此，當(dāng)電源線上有高頻干擾電流時(shí)，同樣也會(huì)產(chǎn)生輻射，使設(shè)備的輻射發(fā)射超標(biāo)。對(duì)于一個(gè)沒(méi)有電磁兼容經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題是很難發(fā)現(xiàn)的；因?yàn)楫?dāng)他所開(kāi)發(fā)的設(shè)備輻射發(fā)射超標(biāo)時(shí)，它會(huì)從機(jī)箱、信號(hào)電纜等環(huán)節(jié)檢查（這是許多教科書(shū)和培訓(xùn)班中所介紹的），而根本想不到會(huì)是電源線的問(wèn)題。特別是設(shè)備的電源線傳導(dǎo)發(fā)射已經(jīng)滿(mǎn)足了標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，它絕想不到應(yīng)再次檢查電源線是否有問(wèn)題，所以，電源濾波器的高頻特性是十分重要的。特別提示：當(dāng)設(shè)備的輻射發(fā)射不合格時(shí)，別忘記檢查電源線的共模傳導(dǎo)發(fā)射，很多