開(kāi)關(guān)電源電磁干擾濾波器

1、開(kāi)關(guān)電源電磁干擾濾波器因?yàn)楣男⌒矢?，體積小，分量輕，穩(wěn)壓范圍廣，形式靈便等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信等各類設(shè)備。但是隨著開(kāi)關(guān)電源的小型化，開(kāi)關(guān)就要高頻化，這種高頻化，其基波本身也就構(gòu)成了一個(gè)干擾源，發(fā)出一種更強(qiáng)的傳導(dǎo)干擾波，此外通過(guò)改進(jìn)元器件達(dá)到高頻化的同時(shí)，也會(huì)因輻射干擾波而導(dǎo)致一種超標(biāo)準(zhǔn)值的雜散的信號(hào)。這些信號(hào)構(gòu)成了電磁干擾(emi)，被干擾對(duì)象是通信。為使無(wú)線電波不受電磁干擾的影響，就要實(shí)行措施限定這種電磁干擾，使之符合有關(guān)電磁兼容()標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，這已經(jīng)成為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源電磁干擾(emi)的特點(diǎn)開(kāi)關(guān)電源功率變換器中的功率器件的開(kāi)關(guān)頻率通常較高，功率開(kāi)關(guān)器

2、件在高頻下的通、斷過(guò)程中不行避開(kāi)地要產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁干擾。與數(shù)字電路相比，開(kāi)關(guān)電源emi 展現(xiàn)出鮮亮的特點(diǎn)：a.開(kāi)關(guān)電源emi 干擾源的位置比較清晰，主要集中在功率開(kāi)關(guān)器件、以及與之相連的散熱器和高頻上。b.作為工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，開(kāi)關(guān)電源的、變幻率很高，其產(chǎn)生的emi 噪聲信號(hào)既具有很寬的頻率范圍，又有一定的強(qiáng)度。c.印制電路板布線不當(dāng)也是引起電磁干擾的主要緣由。這些干擾經(jīng)傳導(dǎo)和輻射對(duì)其他電子設(shè)備造成干擾。任何電源線上傳導(dǎo)干擾信號(hào)，均可用差模和共模信號(hào)來(lái)表示。在普通狀況下，差模干擾幅度小，頻率低，所造成的干擾較??；共模干擾幅度大，頻率高，還可以通過(guò)導(dǎo)線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此

3、，欲減弱傳導(dǎo)干擾，把emi信號(hào)控制在有關(guān)emc 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限電平以下，最有效的辦法就是在開(kāi)關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝電磁干擾。電磁干擾濾波器的設(shè)計(jì)(1)電磁干擾濾波器設(shè)計(jì)原則電磁干擾濾波器的設(shè)計(jì)與挑選，應(yīng)按照干擾源的特性、頻率范圍、電壓、阻抗等參數(shù)及負(fù)載特性的要求綜合考慮，通常要考慮以下幾方面的問(wèn)題：1)要求電磁干擾濾波器在相應(yīng)工作頻段范圍內(nèi)，能滿足負(fù)載要求的衰減特性，若一種濾波器衰減量不能滿足要求的時(shí)候，則可采納多級(jí)聯(lián)，可以獲得比單級(jí)更高的衰減，不同的濾波器級(jí)聯(lián)，可以獲得在寬頻帶內(nèi)良好的衰減特性。2)要滿足負(fù)載電路工作頻率和需抑制頻率的要求，假如碰到要抑制的頻率和實(shí)用信號(hào)頻率十分臨近，則需

4、要頻率特性十分陡峭的emi 濾波器。3)在所要求的頻率上，濾波器的阻抗必需與它銜接的干擾源阻抗和負(fù)載阻抗相匹配，假如負(fù)載是高阻抗，則emi 濾波器的輸出阻抗應(yīng)為低阻；假如電源或干擾源阻抗是低阻抗，則emi 濾波器的輸出阻抗應(yīng)為高阻；假如電源阻抗或干擾源阻抗是未知的或者是在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變幻，很難得到穩(wěn)定的濾波特性，為了使emi 濾波器獲得良好的濾波特性，應(yīng)在其輸入和輸出端，同時(shí)并接一個(gè)固定。4)電磁干擾濾波器必需具有一定耐壓能力，要按照電源和干擾源的額定電壓來(lái)挑選濾波器，使它具有足夠高的額定電壓，以保證在全部預(yù)期工作的條件下都能牢靠地工作，能夠經(jīng)歷輸入瞬時(shí)高壓的沖擊。5)濾波器允許通過(guò)的電流

5、應(yīng)與電路中延續(xù)運(yùn)行的額定電流全都。電流定高了，會(huì)加大濾波器的體積和分量；電流定低了，又會(huì)降低濾波器的牢靠性。6)濾波器應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)容易，分量輕，體積小，安裝便利，平安牢靠。(2)電磁干擾濾波器的電路結(jié)構(gòu)與參數(shù)挑選圖1 是開(kāi)關(guān)電源emi 濾波器的電路。其中l(wèi)1、l2為共模扼流圈，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。因?yàn)樗膬蓚€(gè)線圈匝數(shù)相等，這兩個(gè)對(duì)于差模電流和主電流所產(chǎn)生的磁通是方向相反、相互抵消的，因而不起作用；而對(duì)于共模干擾信號(hào)，能夠得到一個(gè)大的電感量展現(xiàn)高阻抗，以獲得最大的濾波效果，因此對(duì)其有良好的抑制作用。但是，因?yàn)榉N種緣由，如磁環(huán)的材料不行能做到肯定勻稱，兩個(gè)線圈的繞制也不行能徹低對(duì)稱等，使得

6、l1和l2的電感量是不相等的，于是，(l1 l2)形成差模電感，它和l3與l4形成的自立差模抑制電感與cx器又組成l n 自立端口間的一個(gè)，用來(lái)抑制電源線上存在的差模干擾信號(hào)。在挑選濾波元件時(shí)，一定要保證輸入濾波器諧振頻率低于開(kāi)關(guān)電源的工作頻率。因?yàn)殡S著電源工作頻率的上升，濾波器對(duì)運(yùn)行噪聲將更簡(jiǎn)單抑制，所以設(shè)計(jì)中要注重濾波器在工作頻率低時(shí)的抑制效果。c x電容被用來(lái)衰減差模干擾，c y用來(lái)衰減共模干擾，r用于消退可能在濾波器中浮現(xiàn)的靜電堆積。若電容的容量大于0.1 f 時(shí)，該放電電阻的阻值應(yīng)為rt/(2.21c)式中，t 1 s；c 為2 個(gè)cx的總和值。在圖1 所示電路中各元件參數(shù)在下列范圍

7、內(nèi)挑選：cx為0.1 f；cy為2 200 pf0.033 f；l1、l2為幾至幾十毫亨；隨工作電流的不同而挑選不同參數(shù)。共模扼流圈用法的磁心有環(huán)形、e 形和u 形等，普通采納鐵氧體材料。環(huán)形磁心適用于大電流小電感量，它的磁路比e 形和u 形長(zhǎng)，沒(méi)有間隙，用較少的圈數(shù)可獲得較大的電感量，因?yàn)檫@些特點(diǎn)，它具有較佳的頻率特性。e 形磁心的線圈泄漏磁通小，故當(dāng)電感漏磁有可能影響其他電路或其他電路與共模電感有磁耦合，而不能獲得所需要的噪聲衰減效果時(shí)，應(yīng)考慮采納e 形磁心作共模電感。l3、l4普通采納金屬粉壓磁心，因?yàn)榉蹓捍判倪m用頻率范圍較低，在幾十千赫幾兆赫，其直流重疊特性好，在大電流應(yīng)用時(shí)電感量也不

8、會(huì)大幅度下降，最適合作差模電感。差模電容cx接在溝通進(jìn)線兩端，它上面除加有額定溝通電壓外，還會(huì)疊加溝通進(jìn)線之間存在的各種emi 峰值電壓，所以該電容的耐壓及耐瞬態(tài)峰值電壓的性能要求較高；同時(shí)要求該電容失效后，不能危及后面電路及人身平安。cx的平安等級(jí)又分為x1和x2兩類，x1類適用于普通場(chǎng)合，x2類適用于會(huì)浮現(xiàn)高的噪聲峰值電壓的應(yīng)用場(chǎng)合。因此，要按照emi 濾波器的應(yīng)用場(chǎng)合和可能存在的emi 信號(hào)的峰值，正確選用適合平安等級(jí)的電容。共模電容cy接在溝通電進(jìn)線與機(jī)殼地之間，要求它們?cè)陔姎夂蜋C(jī)械性能上，應(yīng)有足夠大的平安余量，萬(wàn)一它們發(fā)生擊穿短路，將使設(shè)備機(jī)殼帶上溝通電，如設(shè)備的絕緣或接地庇護(hù)失效，

9、可能使操作人員遭遇電擊，甚至危及人身平安。因此cy電容器的容量要舉行限制，使其在額定頻率的電壓下漏電流小于平安規(guī)范值。另外還要求有足夠的耐壓及耐瞬態(tài)高峰值電壓的余量，并且萬(wàn)一發(fā)生電壓擊穿它應(yīng)處于開(kāi)路狀態(tài)，而不會(huì)使設(shè)備機(jī)殼帶電。因?yàn)闉V波器工作在高電壓、大電流、惡劣的電磁干擾環(huán)境中，因此在設(shè)計(jì)和挑選濾波器時(shí)，必需考慮所用電感器和電容器的平安性能，對(duì)于電感線圈，其磁心、繞線的材料，絕緣材料和絕緣距離、線圈溫升等都應(yīng)予以重視。對(duì)于電容，其電容種類、耐壓、平安等級(jí)、容量和漏電等都應(yīng)優(yōu)先考慮，特殊要求挑選經(jīng)過(guò)國(guó)際平安機(jī)構(gòu)平安認(rèn)證的產(chǎn)品。電磁干擾濾波器的安裝恰當(dāng)?shù)匕惭b濾波器，才干獲得良好的效果，通常狀況下應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。1)濾波器應(yīng)盡量逼近設(shè)備入口處安裝，應(yīng)盡量縮短在設(shè)備內(nèi)沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波器的溝通進(jìn)線。最好安裝在干擾源出口處，再將干擾源和濾波器徹低屏蔽起來(lái)。假如干擾源內(nèi)腔空間有限，則應(yīng)在逼近干擾源電源線出口外側(cè)，濾波器殼體與干擾源殼體應(yīng)舉行良好的搭接。2)濾波器的輸入和輸出線必需分開(kāi)，防止輸入端與輸出端線路耦合，降低濾波特性，通常利用隔板或底盤來(lái)固定濾波器。若不能實(shí)施隔離辦法，則采納屏蔽引線。3)濾波器中電容器導(dǎo)線應(yīng)盡量短，以防止感抗與容抗在某頻率上形成諧振。4)濾波器接地線上有很大的短路電流，能輻射電磁干擾，要舉行良好的屏蔽。5)焊接在同一插座上的每根導(dǎo)線必需舉行濾波，否則會(huì)徹低失去濾波的衰減