集成差共模濾波器介紹

1、集成差共模濾波電感器傳導(dǎo)emi干擾信號有兩種 : 差模和共模干擾信號.差模信號可以用串在電源火線或中線之間的電感(差模電感)來削弱或消除;而共模信號則是通過繞在同一磁心上的兩個電感(共模電感)來削弱或消除,其中一個串在電源的火在線,另一個則串在電源的中在線.如下圖示:lnlnfig.1 typical line filter configuration傳導(dǎo)emi干擾信號有兩種:差模和共模干擾信號.差模信號可以用串在電源火線或中線之間的電感(差模電感)來削弱或消除;而共模信號則是通過繞在同一磁心上的兩個電感(共模電感)來削弱或消除,其中一個串在電源的火在線,另一個則串在電源的中在線.如下圖示:p

2、atent by motorola lighting,inc.優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)思巧妙 。缺點(diǎn)：共模，差模共享磁路太長，工作電流產(chǎn)生的偏磁作用使共模電感降低很大.patent by magnetek inc.emi應(yīng)注意應(yīng)能夠ems不產(chǎn)生電磁雜訊妨礙其他電子設(shè)備就是emc的觀念不受其他電子設(shè)備所產(chǎn)生的電磁影響圖2.emc的觀念二二.emi/ems之分類之分類:csemcemiemsrsreceemc : electro-magnetic compatibility(電磁相容)emi : electro-magnetic interference(電磁干擾)ems: electro-magnet

3、ic susceptibility(電磁免疫)ce : conducted emmission(傳導(dǎo)性電磁干擾)re : radiated emmission(輻射性電磁干擾)cs : conducted susceptibility(對傳導(dǎo)性電磁干擾的免疫)rs : radiated susceptibility(對幅射性電磁干擾的免疫)無論是傳導(dǎo)性無論是傳導(dǎo)性emi (conducted emi)emi (conducted emi)還是輻射性還是輻射性emi(radiated emi)emi(radiated emi)均有差均有差 模模(differential mode noise)(

4、differential mode noise)和共模和共模(common mode noise)(common mode noise)之分之分. .三三.emi.emi之產(chǎn)生之產(chǎn)生, ,解決方案及國際標(biāo)準(zhǔn)解決方案及國際標(biāo)準(zhǔn). .1.emi1.emi產(chǎn)生產(chǎn)生(1)(1)自然界所產(chǎn)生的電磁干擾自然界所產(chǎn)生的電磁干擾: :a.a.電電? ?磁場磁場(low-frequency electric and magnetic field)(low-frequency electric and magnetic field)b.b.雷擊雷擊(lightning)(lightning)c.c.高頻電磁波（高

5、頻電磁波（high-frequency electromagnetic fieldhigh-frequency electromagnetic field）(2)(2)人為設(shè)備所產(chǎn)生干擾人為設(shè)備所產(chǎn)生干擾.射頻發(fā)射機(jī)射頻發(fā)射機(jī)(radio transmitter)b.b.數(shù)字訊號處理與傳輸數(shù)字訊號處理與傳輸(digital signal processing and transmission)(digital signal processing and transmission)c.c.電熱應(yīng)用電熱應(yīng)用(electro-heat application)(electro-heat applic

6、ation)d.d.電力設(shè)備及輸電電力設(shè)備及輸電(power conditioning and transmission)(power conditioning and transmission).低頻導(dǎo)電性低頻導(dǎo)電性(low frequency conducted)(low frequency conducted)干擾干擾( (諧波諧波? ?電壓變動電壓變動? ?電壓瞬降電壓瞬降? ?不平衡不平衡? ?載波訊號載波訊號? ?其它低頻其它低頻) ).高頻輻射性高頻輻射性(high frequency radiated)(high frequency radiated)干擾干擾.高頻導(dǎo)電性高頻導(dǎo)

7、電性(high frequency conducted)(high frequency conducted)干擾干擾( (低電壓系統(tǒng)的尖波低電壓系統(tǒng)的尖波? ?高電壓變電所的突波電壓高電壓變電所的突波電壓.高頻輻射性高頻輻射性(high frequency radiated)(high frequency radiated)干擾干擾e.e.開關(guān)時的瞬時開關(guān)時的瞬時(switching transient)(switching transient)f.f.靜電放電靜電放電(electrostatic discharge,esd)(electrostatic discharge,esd)g.g.核

8、爆電磁脈波核爆電磁脈波(nuclear electromagnetic pulse,nemp)(nuclear electromagnetic pulse,nemp)2.emi2.emi的表現(xiàn)形態(tài)的表現(xiàn)形態(tài): : (1) (1)由電源電路進(jìn)入的噪聲干擾由電源電路進(jìn)入的噪聲干擾(2)(2)由訊號線的噪聲干擾由訊號線的噪聲干擾(3)(3)由靜電感應(yīng)引起的噪聲干擾由靜電感應(yīng)引起的噪聲干擾(4)(4)電磁感應(yīng)引起的噪聲干擾電磁感應(yīng)引起的噪聲干擾(5)(5)由電磁波引起的噪聲干擾由電磁波引起的噪聲干擾(6)(6)由電路間共同阻抗引起的噪聲干擾由電路間共同阻抗引起的噪聲干擾(7)(7)由反射引起的噪聲干擾

9、由反射引起的噪聲干擾(8)(8)由接地或屏蔽不當(dāng)引起的噪聲干擾由接地或屏蔽不當(dāng)引起的噪聲干擾(9)(9)由配線不良引起的噪聲干擾由配線不良引起的噪聲干擾(10)(10)由接地不良引起的噪聲干擾由接地不良引起的噪聲干擾3.3.噪聲干擾的對策噪聲干擾的對策: :(1)接地接地(grounding)(2)屏蔽屏蔽(shielding)(3)濾波濾波(filtering)(4)平衡平衡(balancing)(5)隔離隔離(isolation)(6)分離與取向分離與取向(separation and orientation)(7)電路阻抗控制電路阻抗控制(circuit impedance level

10、control)(8)配線設(shè)計(jì)配線設(shè)計(jì)(cable design)(9)速度與頻寬控制速度與頻寬控制(speed and band width control)4.4.有關(guān)有關(guān)emiemi的國際標(biāo)準(zhǔn)的國際標(biāo)準(zhǔn) emc regulationsdevicecisprvccifccvdeinformationpub.22technicalreferencepart 150871industrypub.11-part 180871tv & otherspub.13-part 150872home marketpub.14-0875fcc : federal communications commiss

11、ioncispr : international special committee on radio interferencevde : association of west germany electrical engineersvcci :voluntary control council for interferencetable 1 fcc class a radiated emission limitstable 1 fcc class a radiated emission limitsfrequency measuring fieldfrequency measuring f

12、ield(mhz) distance strength(mhz) distance strength(m) (uv/m)(m) (uv/m)30-88 30 3030-88 30 3088-216 30 5088-216 30 50216-1000 30 70216-1000 30 70frequency measuring fieldfrequency measuring field(mhz) distance strength(mhz) distance strength(m) (uv/m)(m) (uv/m)30-88 3 10030-88 3 10088-216 3 15088-216

13、 3 150216-1000 3 200216-1000 3 200table 2 fcc class b radiated emission limitstable 2 fcc class b radiated emission limits四四. .傳導(dǎo)性傳導(dǎo)性emiemi和輻射性和輻射性emiemi如前所述如前所述, ,電磁干擾電磁干擾(emi)(emi)有兩種傳播途徑有兩種傳播途徑: :傳導(dǎo)傳導(dǎo)(conduction)(conduction)和輻射和輻射(radiation),(radiation),即電磁干擾分為傳導(dǎo)性電磁干擾即電磁干擾分為傳導(dǎo)性電磁干擾(conducted emi)

14、(conducted emi)和輻射性電和輻射性電磁干擾磁干擾(radiated emi)(radiated emi)兩種兩種. .電磁干擾在電子儀器設(shè)備中產(chǎn)生噪音電磁干擾在電子儀器設(shè)備中產(chǎn)生噪音, ,相應(yīng)地相應(yīng)地, ,噪音亦分為傳導(dǎo)性噪音效噪音亦分為傳導(dǎo)性噪音效(conducted noise)(conducted noise)和輻射性噪音和輻射性噪音(radiated noise)(radiated noise)a.a.當(dāng)電磁干擾波的頻率小于當(dāng)電磁干擾波的頻率小于30mhz30mhz時時, ,電磁干擾主要是以傳導(dǎo)方式在電子電磁干擾主要是以傳導(dǎo)方式在電子設(shè)備中產(chǎn)生傳導(dǎo)性噪音設(shè)備中產(chǎn)生傳導(dǎo)性噪

15、音, ,可通過測試電源線感應(yīng)的電壓來衡量干擾程度可通過測試電源線感應(yīng)的電壓來衡量干擾程度. .b.b.當(dāng)電磁干擾波的頻率高于當(dāng)電磁干擾波的頻率高于30mhz30mhz時時, ,電磁干擾主要以輻射方式在電子設(shè)電磁干擾主要以輻射方式在電子設(shè)備中產(chǎn)生輻射噪備中產(chǎn)生輻射噪, ,以直接測量傳播到空間的干擾波來評價干擾程度以直接測量傳播到空間的干擾波來評價干擾程度. .無論傳導(dǎo)噪音還是輻射噪音無論傳導(dǎo)噪音還是輻射噪音, ,都分為共模都分為共模( (或共態(tài)或共態(tài)) )噪音噪音(common mode (common mode noise)noise)和差模和差模( (或常?；虺Ｄ? ?常態(tài)常態(tài))(diffe

16、rential mode noise)(differential mode noise或或normal mode normal mode noise)noise)兩種兩種. .通常共模噪音比差模噪音更難控制通常共模噪音比差模噪音更難控制. .四四. .傳導(dǎo)性傳導(dǎo)性emiemi和輻射性和輻射性emiemi如前所述如前所述, ,電磁干擾電磁干擾(emi)(emi)有兩種傳播途徑有兩種傳播途徑: :傳導(dǎo)傳導(dǎo)(conduction)(conduction)和輻射和輻射(radiation),(radiation),即電磁干擾分為傳導(dǎo)性電磁干擾即電磁干擾分為傳導(dǎo)性電磁干擾(conducted emi)(

17、conducted emi)和輻射性電和輻射性電磁干擾磁干擾(radiated emi)(radiated emi)兩種兩種. .電磁干擾在電子儀器設(shè)備中產(chǎn)生噪音電磁干擾在電子儀器設(shè)備中產(chǎn)生噪音, ,相應(yīng)地相應(yīng)地, ,噪音亦分為傳導(dǎo)性噪音效噪音亦分為傳導(dǎo)性噪音效(conducted noise)(conducted noise)和輻射性噪音和輻射性噪音(radiated noise)(radiated noise)a.a.當(dāng)電磁干擾波的頻率小于當(dāng)電磁干擾波的頻率小于30mhz30mhz時時, ,電磁干擾主要是以傳導(dǎo)方式在電子電磁干擾主要是以傳導(dǎo)方式在電子設(shè)備中產(chǎn)生傳導(dǎo)性噪音設(shè)備中產(chǎn)生傳導(dǎo)性噪音

18、, ,可通過測試電源線感應(yīng)的電壓來衡量干擾程度可通過測試電源線感應(yīng)的電壓來衡量干擾程度. .b.b.當(dāng)電磁干擾波的頻率高于當(dāng)電磁干擾波的頻率高于30mhz30mhz時時, ,電磁干擾主要以輻射方式在電子設(shè)電磁干擾主要以輻射方式在電子設(shè)備中產(chǎn)生輻射噪備中產(chǎn)生輻射噪, ,以直接測量傳播到空間的干擾波來評價干擾程度以直接測量傳播到空間的干擾波來評價干擾程度. .無論傳導(dǎo)噪音還是輻射噪音無論傳導(dǎo)噪音還是輻射噪音, ,都分為共模都分為共模( (或共態(tài)或共態(tài)) )噪音噪音(common mode (common mode noise)noise)和差模和差模( (或常模或常模? ?常態(tài)常態(tài))(differ

19、ential mode noise)(differential mode noise或或normal mode normal mode noise)noise)兩種兩種. .通常共模噪音比差模噪音更難控制通常共模噪音比差模噪音更難控制. .一一).).輻射噪音之抑制方法輻射噪音之抑制方法. .輻射性輻射性emiemi產(chǎn)生如右圖產(chǎn)生如右圖: :抑制輻射噪音的主要方法有屏蔽抑制輻射噪音的主要方法有屏蔽差模噪音是訊號線與其回路之差模噪音是訊號線與其回路之間的噪聲間的噪聲, ,其傳導(dǎo)方式如圖其傳導(dǎo)方式如圖(b)(b)二二) )傳導(dǎo)性傳導(dǎo)性emi(emi(或噪音或噪音) )如前所述如前所述, ,傳導(dǎo)性噪

20、音亦分傳導(dǎo)性噪音亦分為共模和差模兩種為共模和差模兩種. .共模噪音是訊號或其回路共模噪音是訊號或其回路與大地間之噪聲與大地間之噪聲, ,其傳導(dǎo)方式其傳導(dǎo)方式如圖如圖(a).(a).抑制傳導(dǎo)性噪音的方法是濾波抑制傳導(dǎo)性噪音的方法是濾波(filter)(filter)1.1.濾波定義濾波定義: :濾波作用是利用不同頻率的訊號濾波作用是利用不同頻率的訊號, ,對于電容或電感組件會產(chǎn)生不同阻抗對于電容或電感組件會產(chǎn)生不同阻抗( (即較高頻即較高頻率的訊號率的訊號, ,其感抗較大而容抗較小其感抗較大而容抗較小, ,而較低頻率的訊號而較低頻率的訊號, ,其感抗較小其感抗較小, ,容抗較大容抗較大) )而造

21、成而造成不同頻率訊號不同頻率訊號, ,對于電容或電感之衰減量不同對于電容或電感之衰減量不同, ,故使所需訊號與噪聲之故使所需訊號與噪聲之s/ns/n比值提高比值提高, ,而達(dá)到噪聲干擾而達(dá)到噪聲干擾( (噪音噪音) )防制的效果防制的效果. .2.2.濾波器之分類濾波器之分類. .(1)(1)兩種濾波類型兩種濾波類型通訊或波的濾波設(shè)計(jì)通訊或波的濾波設(shè)計(jì)電源濾波設(shè)計(jì)電源濾波設(shè)計(jì)用在系統(tǒng)內(nèi)部噪音的抑制用在系統(tǒng)內(nèi)部噪音的抑制用于系統(tǒng)間噪音的抑制用于系統(tǒng)間噪音的抑制(2)(2)四種濾波方式四種濾波方式低通濾波低通濾波(low pass filtering)(low pass filtering)高通濾波高通濾波(high pass filtering)帶通濾波帶通濾波(band pass filtering)(band