開關(guān)電源之EMI濾波

1、Y電容放在共模電感的前面和放在共模電感的后面,濾波效果大不一樣的,具體怎么不一樣我忘記了,好象Y電容放在共模電感的后面效果會更好一些,如果是兩級復(fù)合式濾波可能會更好吧 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。 我來補充一下EMI濾波器的電路: EMI基本電路 (原文件名:11H24632VP19205.jpg) 上面的圖有兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端，使用時外殼應(yīng)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。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

2、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(dǎo)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。 兩級復(fù)合式EMI濾波器 (原文件名:11H24632ZP2KT.jpg) 上圖是一種兩級復(fù)合式EMI濾波器的內(nèi)部電路，由于采用兩級濾波，因此濾除噪聲的效果更佳。針對現(xiàn)場存在重復(fù)頻率為幾千赫茲的快速瞬態(tài)群脈沖干擾的問題，國內(nèi)外還開發(fā)出群脈沖濾波器，能對上述干擾起到抑制作用。 為減小體積、降低成本，單片開關(guān)電源一般采用簡易式單級EMI濾波器 單片開關(guān)電源一般采用簡易式單級EMI濾波器 (原文件名:

3、11H2463294P3H63.jpg) 圖(a)與圖(b)這樣的電路一般在開關(guān)電源里很少見(整體效果不好). 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，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。這個C3和C4就是Y電容,共模和差模信號與濾波器 山東萊蕪鋼鐵集團動力部周志敏(萊蕪271104) 1概述 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，電磁兼容已成為研究微電子裝置安全、穩(wěn)定運行的重要課題。抑制電磁干擾采用的技術(shù)主要包括濾波技術(shù)

4、、布局與布線技術(shù)、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、密封技術(shù)等。而干擾源的傳播途徑分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。傳導(dǎo)噪聲的頻率范圍很寬，從10kHz30MHz，僅從產(chǎn)生干擾的原因出發(fā)，通過控制脈沖的上升與下降時間來解決干擾問題未必是一個好方法。為此了解共模和差模信號之間的差別，對正確理解脈沖磁路和工作模塊之間的關(guān)系是至關(guān)重要的。在抑制電磁干擾的各項技術(shù)中，采用濾波技術(shù)對局域網(wǎng)（LAN）、通信接口電路、電源電路中減少共模干擾起著關(guān)鍵作用。所以掌握濾波器的工作原理和其實用電路的結(jié)構(gòu)及其正確的應(yīng)用，是微電子裝置系統(tǒng)設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。 2差模信號和共模信號 差模信號又稱為常模、串模、線間感應(yīng)和對稱信號等，在兩線電纜傳

5、輸回路，每一線對地電壓用符號V1和V2來表示。差模信號分量是VDIFF。純差模信號是：V1=V2；其大小相等，相位差180°；VDIFF=V1V2，因為V1和V2對地是對稱的，所以地線上沒有電流流過，差模信號的電路如圖1所示。所有的差模電流（IDIFF）全流過負載。差模干擾侵入往返兩條信號線，方向與信號電流方向一致，其一種是由信號源產(chǎn)生，另一種是傳輸過程中由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，它和信號串在一起且同相位，這種干擾一般比較難以抑制。 共模信號又稱為對地感應(yīng)信號或不對稱信號，共模信號分量是VCOM，純共模信號是：VCOM=V1=V2；大小相等，相位差為0°；V3=0。共模信號的電路如圖

6、2所示。干擾信號侵入線路和接地之間，干擾電流在兩條線上各流過二分之一，以地為公共回路；原則上講，這種干擾是比較容易消除的。在實際電路中由于線路阻抗不平衡，使共模信號干擾會轉(zhuǎn)化為不易消除的串擾干擾。 3濾波器 濾波器可以抑制交流電源線上輸入的干擾信號及信號傳輸線上感應(yīng)的各種干擾。濾波器可分為交流電源濾波器、信號傳輸線濾波器和去耦濾波器。交流電源濾波器大量應(yīng)用在開關(guān)電源的系統(tǒng)中，既可以抑制外來的高頻干擾，還可以抑制開關(guān)電源向外發(fā)送干擾。來自工頻電源或雷擊等瞬變干擾，經(jīng)電源線侵入電子設(shè)備，這種干擾以共模和差模方式傳播，可用電源濾波器濾除。在濾波電路中，有很多專用的濾波元件（如鐵氧體磁環(huán)），它們能夠改

7、善電路的濾波特性，恰當?shù)卦O(shè)計和使用濾波器是抗干擾技術(shù)的重要手段。例如開關(guān)電源通過傳導(dǎo)和輻射出的噪聲有差模和共模之分，差模噪聲采用型濾波器抑制，如圖3(a)所示。圖3（a）中，LD為濾波扼流圈。若要對共模噪聲有抑制能力，應(yīng)采用如圖3（b）所示的濾波電路。圖3（b）中，LC為濾波扼流圈。由于LC的兩個線圈繞向一致，當電源輸入電流流過LC時，所產(chǎn)生的磁場可以互相抵消，相當于沒有電感效應(yīng)，因此，它使用磁導(dǎo)率高的磁芯。LC對共模噪聲來說，相當于一個大電感，能有效地抑制共模傳導(dǎo)噪聲。開關(guān)電源輸入端分別對地并接的電容CY對共模噪聲起旁路作用。共模扼流圈兩端并聯(lián)的電容CX對共模噪聲起抑制作用。R為CX的放電電

8、阻，它是VDE0806和IEC380安全技術(shù)標準所推薦的。圖3（b）中各元件參數(shù)范圍為：CX=0.1F2F；CY=2.0nF33nF；LC=幾幾十mH，隨工作電流不同而取不同的參數(shù)值，如電流為25A時LC=1.8mH；電流為03A時，LC=47mH。另外在濾波器元件選擇中，一定要保證輸入濾波器的諧振頻率低于開關(guān)電源的工作頻率。 圖1差模信號 圖2共模信號 圖3 濾波器結(jié)構(gòu)圖 圖4改進后的濾波器 圖4所示的濾波器可進一步提高對差模噪聲的抑制能力。CX上除加有電源電壓外，還會疊加上相線和零線之間存在的各種電磁干擾峰值電壓。為保證電容器失效后，不危及人身安全，并考慮到應(yīng)用中最壞的情況，CX安全等級分

9、為兩類，即X1和X2類，X1等級用于設(shè)備的峰值電壓大于12kV場合，X2類用于設(shè)備峰值電壓小于1.2kV的一般場合。另外，通過限制CY的容量可達到控制在規(guī)定電壓頻率作用下，流過該電容器漏電流的大小。若為裝設(shè)在可移動設(shè)備上的濾波器，其交流漏電流應(yīng)低于1mA，若為裝設(shè)在位置固定且接地的設(shè)備上的濾波器的交流漏電流應(yīng)小于35mA，再根據(jù)漏電流Ii的要求計算CY的容量，其關(guān)系式為： Ii=2fCYU 式中：f電源頻率； U電源供電電壓。 LD是用來進一步抑制差模噪聲的差模扼流圈。因為LD的引入將使電容CX充電電流減少，達到了抑制差模噪聲的目的。 4濾波器的安裝與布線 交流濾波器的安裝及布線直接影響濾波器的性能，在其安裝布線中應(yīng)注意以下幾點： （1）濾波器應(yīng)安裝在機柜底部離設(shè)備電源入口盡量近的部位，并加以絕緣，不要讓未經(jīng)過濾波器的電源線在機柜內(nèi)迂回，如果交流電源進入機柜內(nèi)到電源濾波器之間有較長的距離時，則這段線應(yīng)加以屏蔽。 （2）電源濾波器的外殼必須用截面積大的導(dǎo)線以最短的距離與機殼連為一體，并盡量使電源濾波器的接地點與機殼接地點保持最短的距離，輸入輸出線應(yīng)靠近機殼底部布線以減少耦合，并將輸入輸出線嚴格分開，絕不允許將濾波器的輸入線和輸出線捆扎在一起或靠得很近，否則，當干擾頻率達到數(shù)兆Hz以上時，這時輸入輸出線會相互耦合而降