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隨著電子設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)與家用電器的大量涌現(xiàn)和廣泛普及，電網(wǎng)噪聲干擾日益嚴(yán)重并形成一種公害。特別是瞬態(tài)噪聲干擾，其上升速度快持續(xù)時(shí)間短電壓振幅度高隨機(jī)性強(qiáng)，對(duì)微機(jī)和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，常使人防不勝防。在這種情況下，電子產(chǎn)品的電磁兼容性日益受到重視，抑制電磁騷擾，提高電子產(chǎn)品的質(zhì)量，使之符合有關(guān)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，已成為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。電源濾波器是針對(duì)電源端口電磁騷擾的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。下面將介紹電源濾波器的基本知識(shí)：

電源濾波器

1.簡(jiǎn)介

電源濾波器就是對(duì)電源線(xiàn)中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電器設(shè)備。電源濾波器的功能就是通過(guò)在電源線(xiàn)中接入電源濾波器，得到一個(gè)特定頻率的電源信號(hào)，或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號(hào)。利用電源濾波器的這個(gè)特性，可以將通過(guò)電源濾波器后的一個(gè)方波群或復(fù)合噪波，變成一個(gè)特定頻率的正弦波。

2.特點(diǎn)

(1)低泄漏電流，高插入損耗，可用來(lái)防止瞬間脈沖 干擾和連續(xù)或間斷的其它干擾。

(2)適用于開(kāi)關(guān)電源不間斷電源以及工業(yè)自動(dòng)化控制。

(3)產(chǎn)品性能可靠，廣泛用于各種工業(yè)場(chǎng)合。

(4)廣泛用于印刷電路板上的電磁干擾控制。

(5)體積小，安裝方便。

3.典型結(jié)構(gòu)

根據(jù)電源端口的電磁騷擾特點(diǎn)，電源EMI噪聲濾波器是一種無(wú)源低通濾波器，它無(wú)衰減地將交流電傳輸?shù)诫娫?，而大大衰減隨交流電傳入的EMI噪聲，同時(shí)又能有效地抑制電源設(shè)備產(chǎn)生的EMI噪聲，阻止它們進(jìn)入交流電網(wǎng)干擾其它電子設(shè)備。

電源濾波器的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示，這是一種無(wú)源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)交流和直流電源都適用，具有雙向抑制性能。將它插入在交流電網(wǎng)中與電源之間，相當(dāng)于這二者的EMI噪聲之間加上一個(gè)阻斷屏障，這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)源濾波器起到了雙向抑制噪聲的作用，從而在各種電子設(shè)備中獲得廣泛的應(yīng)用。

電源濾波器的典型結(jié)構(gòu)

圖中Cx是差模電容器，一般稱(chēng)為X電容，電容量宜選為0.01-2.22μF，CY1和CY2是共模電容器，一般稱(chēng)為Y電容，電容量約為幾納法(nF)到幾十納法。C3和C4的電容量不宜選得過(guò)大，否則容易引起濾波器甚至機(jī)殼漏電的危險(xiǎn)。L為共模扼流圈，它為同向繞在同一個(gè)鐵氧體環(huán)上的一對(duì)線(xiàn)圈，電感量約為幾毫亨(mH)。對(duì)于共模干擾電流，兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是同方向的，共模扼流圈表現(xiàn)出較大的阻抗，從而起到衰減干擾信號(hào)的作用;而對(duì)于差模信號(hào)(在這里是低頻電源電流)，兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消，所以不影響電路的電源傳輸功能。

4.工作原理

電源濾波器常用的濾波電路有無(wú)源濾波和有源濾波兩大類(lèi)。無(wú)源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。有源濾波的主要形式是有源RC濾波，也被稱(chēng)作電子濾波器。直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)S來(lái)表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。

脈動(dòng)系數(shù)(S)=輸出電壓交流分量的基波最大值/輸出電壓的直流分量

電源濾波器的原理就是一種阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對(duì)電磁干擾的衰減就越有效。

具體工作原理如下：交流電經(jīng)過(guò)二極管整流之后，方向單一了，但是大小(電流強(qiáng)度)還是處在不斷地變化之中。這種脈動(dòng)直流一般是不能直接用來(lái)給無(wú)線(xiàn)電裝供電的。要把脈動(dòng)直流變成波形平滑的直流，還需要再做一番“填平取齊”的工作，這便是濾波。換句話(huà)說(shuō)，濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓中的波動(dòng)成分盡可能地減小，改造成接近恒穩(wěn)的直流電。

工作原理圖

5.作用

電源濾波器的目的是在抑制電磁噪聲，噪聲的影響可分為以下二種：

發(fā)射(Emissions)：是要將由設(shè)備產(chǎn)生，影響電源或其他設(shè)備的噪聲降到法規(guī)(例如FCC part 15)允許值以下，例如由開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲。

抗擾(Immunity)：是要將進(jìn)入設(shè)備的噪聲降低到不會(huì)使設(shè)備出現(xiàn)異常動(dòng)作的程度，例如用在廣播電臺(tái)發(fā)射設(shè)備中的儀器。

電源濾波器要抑制的噪聲可分為以下的二種：

共模：在二條(或多條)電源線(xiàn)都相同的噪聲，可視為電源線(xiàn)對(duì)地的噪聲。

差模：電源線(xiàn)和電源線(xiàn)之間的噪聲。

同一個(gè)電源濾波器對(duì)于共模噪聲及差模噪聲的抑制能力會(huì)有所不同，一般會(huì)用頻率對(duì)應(yīng)抑制量(以分貝表示)的頻譜來(lái)說(shuō)明。

電源濾波器的共模和差模

6.安裝注意事項(xiàng)

(1)電源濾波器的不能存在電磁耦合路徑

①電源輸入線(xiàn)過(guò)長(zhǎng);

②電源濾波器的輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)靠的過(guò)近。

此兩種都是不正確的安裝方式，問(wèn)題的本質(zhì)在于，濾波器的輸入端電線(xiàn)和它的輸出端電線(xiàn)之間存在有明顯的電磁耦合路徑。這樣一來(lái)，存在于濾波器某一端的EMI信號(hào)會(huì)逃脫濾波器對(duì)它的抑制，不經(jīng)過(guò)濾波器的衰減而直接耦合到濾波器的另一端去。因此濾波器輸入與輸出先需有效分開(kāi)。

另外，如上述兩種把電源濾波器都是安裝在設(shè)備屏蔽的內(nèi)部，設(shè)備內(nèi)部電路及元件上的EMI 信號(hào)會(huì)因輻射在濾波器的(電源)端引線(xiàn)上生成EMI 信號(hào)而直接耦合到設(shè)備外面去，使設(shè)備屏蔽喪失對(duì)內(nèi)部元件和電路產(chǎn)生的EMI 輻射的抑制。當(dāng)然，如果濾波器(電源)上存在有EMI 信號(hào)，也會(huì)因輻射而耦合到設(shè)備內(nèi)部的元件和電路上，從而破壞濾波器和屏蔽對(duì)EMI 信號(hào)的抑制作用。所以起不到效果。

 

(2)不能將線(xiàn)纜捆扎在一塊

一般來(lái)說(shuō)，在電子設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)安裝電源濾波器時(shí)要注意的是，在捆扎設(shè)備電纜時(shí)，千萬(wàn)不能把濾波器(電源)端和(負(fù)載)端的電線(xiàn)捆扎在一起，因?yàn)檫@無(wú)疑加劇了濾波器輸入輸出端之間的電磁耦合，嚴(yán)重破壞了濾波器和設(shè)備屏蔽對(duì)EMI 信號(hào)的抑制能力。

(3)要盡量避免使用長(zhǎng)接地線(xiàn)

電源濾波器輸出端連接變頻器或電機(jī)的接線(xiàn)長(zhǎng)度不超過(guò)30厘米為宜。

因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)的接地線(xiàn)意味著大大增加接地電感和電阻，它會(huì)嚴(yán)重破壞濾波器的共模抑制能力。較好方法是，用金屬螺釘與星形彈簧墊圈把濾波器的屏蔽牢牢地固定在設(shè)備電源入口處的機(jī)殼上。

(4)電源濾波器輸入線(xiàn)、輸出線(xiàn)必須拉開(kāi)距離

電源濾波器輸入線(xiàn)、輸出線(xiàn)必須拉開(kāi)距離，切忌并行，以免降低濾波器效能。

(5)電源濾波器外殼與機(jī)箱殼必須良好接觸

變頻器專(zhuān)用濾波器金屬殼與機(jī)箱殼必須保證良好面接觸，并將接地線(xiàn)接好。

(6)電源濾波器的連接線(xiàn)宜選用雙絞線(xiàn)

電源濾波器的輸入、輸出連接線(xiàn)以選用屏蔽雙絞線(xiàn)為佳，它可有效消除部分高頻干擾信號(hào)。

EMI電源濾波器

本文總結(jié)了電源濾波器的簡(jiǎn)介、特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、工作原理、作用以及安裝注意事項(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)：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(guò)灌封處理的，因此環(huán)境特性不是主要問(wèn)題。但是所有的灌封材料和濾波電容器的溫度特性對(duì)電源濾波器的環(huán)境特性有一定的影響。
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