單項(xiàng)濾波器的基本工作原理

1、單相濾波器的基本工作原理單相濾波器；用于抑制單相電源線上的干擾，濾除50hz以外的電源雜波，給供電系統(tǒng)提供一個潔凈的用電環(huán)境。有單節(jié)，雙節(jié)和三節(jié)濾波器，對變頻，伺服電機(jī)，以及大功率設(shè)備產(chǎn)生的干擾又很好的差模和共模抑整理用。濾波器范圍可從3khz-100Mhz（其它廠家濾波器范圍為10khz-30Mhz），對連續(xù)尖峰和間歇的電磁干擾又很好的抑制什么是電源濾波器?如何來挑選電源濾波器?哪個品牌的電源濾波器比較好?電源濾波器的基本原理 電源濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路所構(gòu)成，它允許直流或50Hz電流通過，對頻率較高的干擾信號則有較大的衰減。由于干擾信號有差模和共模兩種，因此電源濾波器要對這

2、兩種干擾都具有衰減作用。 電源濾波器的主要指標(biāo) 當(dāng)我們選用電源濾波器時，應(yīng)主要考慮三個方面的指標(biāo)；首先是電壓/電流，其次是插入損耗，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。 a）電壓、電流對使用效果的影響 電源有交流直流之分，與此相對應(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)致過熱。即使直流濾波器耐壓沒有問

3、題，由于直流濾波器中使用了容量較大的共模濾波電容器，如果在交流的場合會產(chǎn)生漏電流超標(biāo)的問題。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(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額定電流時，不僅會造成濾波器過熱，而且會導(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，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，設(shè)備會受到干

4、擾或傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)。 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(xí)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(yīng)取實(shí)際電流值的1.5倍。 b) 插入損耗對使用效果的影響： 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 首先在設(shè)備的電源入口處不安裝濾波器，對設(shè)備進(jìn)行傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)敏感度的測量，并與要滿足的標(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程。首先將設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射

5、值最大包絡(luò)線（a）與標(biāo)準(zhǔn)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(shí)際濾波器的非理想性（見下一節(jié)）。 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?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50的條件下測得的，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(yīng)加20dB的余量，這就得

6、到了（e）。從樣本上選擇濾波器，其插入損耗應(yīng)滿足（e）的要求。 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，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，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。從圖可以看到，器件之間的距離對濾波器的高頻性能有很大的影響。這種影響在1MHz時就已經(jīng)很明顯了。 因此，即使濾

7、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整理工藝，如選用電感小的電容器、整理寄生電容小的電感、焊接時電容器的引線盡量短、在內(nèi)部采取適當(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(biāo)準(zhǔn)的過程中走了很長彎路，浪費(fèi)了大量的時間和經(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，會產(chǎn)生強(qiáng)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(dāng)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(biāo)。對于一個沒有電磁兼容經(jīng)驗(yàn)的人來說，這個問題是很難發(fā)現(xiàn)的；因?yàn)楫?dāng)他所開發(fā)的設(shè)備輻射發(fā)射超標(biāo)時，它會從機(jī)箱、信號電纜等環(huán)節(jié)檢查（這是許多教科書和培訓(xùn)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(dǎo)發(fā)射已經(jīng)滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求時，它絕想不到應(yīng)再次檢查電源線是否有問題，所以，電源濾