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)者越來越關(guān)注的問題。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在電源線中接入電源濾波器，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源低通濾波器，它無衰減地將交流電傳輸?shù)诫娫矗蟠笏p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)線圈，電感量約為幾毫亨(mH)。對(duì)于共模干擾電流，兩個(gè)線圈產(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源濾波和有源濾波兩大類。無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給無線電裝供電的。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。換句話說，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)電源線都相同的噪聲，可視為電源線對(duì)地的噪聲。

差模：電源線和電源線之間的噪聲。

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)的頻譜來說明。

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電源輸入線過長(zhǎng);

②電源濾波器的輸入線和輸出線靠的過近。

此兩種都是不正確的安裝方式，問題的本質(zhì)在于，濾波器的輸入端電線和它的輸出端電線之間存在有明顯的電磁耦合路徑。這樣一來，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。

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)不能將線纜捆扎在一塊

一般來說，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)，千萬不能把濾波器(電源)端和(負(fù)載)端的電線捆扎在一起，因?yàn)檫@無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

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

因?yàn)檫^長(zhǎng)的接地線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、輸出線必須拉開距離

電源濾波器輸入線、輸出線必須拉開距離，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，并將接地線接好。

(6)電源濾波器的連接線宜選用雙絞線

電源濾波器的輸入、輸出連接線以選用屏蔽雙絞線為佳，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(duì)電源濾波器的環(huán)境特性有一定的影響。
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