開關(guān)電源EMI濾波器的正確選擇與使用

1、開關(guān)電源EMI濾波器的正確選擇與使用（連載二）2 額定電流與環(huán)境溫度EMI濾波器一般采用高導(dǎo)磁率軟磁材料錳鋅鐵氧體，初始導(dǎo)磁率卩i= 7 0 01 0000,但其居里點溫度不高，優(yōu)質(zhì)的僅為13 0C左右。導(dǎo)磁率越高，居里點溫度越低，典型曲線如圖10所示。除特殊說明外，EMI濾波器說明書給出的額定電流均指室溫+25C的值；同樣，給出的典型插入損耗或曲線也均指室溫+25C的值。隨著環(huán)境溫度的升高，主要由電感導(dǎo)線的損耗、磁芯損耗以及周圍環(huán)境溫度等原因?qū)е聹囟雀哂谑覝兀?結(jié) 果難于確保插入損耗的性能，甚至燒壞濾波器。由于濾波電容的最高工作溫度受到限制也是+85C。 我們應(yīng) 該根據(jù)實際可能的最大工作電流

2、和工作環(huán)境溫度來選擇濾波器額定電流。160001 400012 00U叨004C03U1 0 00(?80OU-40040 fiO 12(J 他 200溫度心圖10 居里點溫度曲線工作電流、額定電流與環(huán)境溫度之間存在如下關(guān)系:式中：Ip容許的最大工作電流；IR室溫+25C時的額定電流；T max容許的最高工作溫度，+85C；T a環(huán)境溫度；TH室溫（+25C）。也可用曲線表示（參見圖11）。曲線表示Ip/IRxT a。舉例說明：+25CI p= IR； +45Clp=0.816IR；+5 5CI p=0.5IR； +85°C I p=0 .0因此，要根據(jù)工作溫度來正確選擇濾波器的額定

3、電流；或者用改善濾波器的散熱條件（工作環(huán)境）來確保 濾波器的安全使用。這樣，濾波器務(wù)必安裝在有散熱作用的機架、機殼上，切忌安裝在絕緣材料上。3 耐壓、泄漏電流與安全3.1耐壓與安全由于EMI濾波器安裝在AC電網(wǎng)的輸入端，所以除了承受開關(guān)電源（濾波器的負載）產(chǎn)生的尖峰脈沖干擾電壓外，還要承受來自電網(wǎng)的浪涌電壓（電流），特別是浪涌電壓，其持續(xù)時間長（ms級），能量大（20 0 0伏浪涌電壓是經(jīng)常出現(xiàn)的）。這些干擾電壓由濾波器的Cx、C y承受。因此，要求使用專為EMI濾波器設(shè)計的C x、C y。目前，據(jù)了解，因內(nèi)尚沒有這類電容器生產(chǎn)廠家。電容Cx或Cy被浪涌電壓擊穿產(chǎn)生的后果，是C x被擊穿短路，

4、相當(dāng)于AC電網(wǎng)被短路，至少造成設(shè)備 停止工作；C y擊穿短路，相當(dāng)于將AC電網(wǎng)的電壓加到設(shè)備的外殼，它直接威脅人身安全的同時，波及所有 與金屬外殼為參考地的電路安全，往往導(dǎo)致某些電路的燒毀。國際上，耐壓的安全規(guī)范各主要工業(yè)國家有所區(qū)別，表1供參考。表1 耐壓安全規(guī)范國家和測試機構(gòu)測試標(biāo)準(zhǔn)高壓測試R-絕緣KV(1Mi n.)HzP.NEIN106QV (1 Min.)VDE德國10565.14,3 Vn0P20565.31.550P.NE20001001瑞士SEV4,3 Vn0PN60001001055.19782 Un+1,550P.NE瑞典-44329014,3 V

5、n0PNP.NE60001002 Un+1,550英國BS 6134,3 Vn0PNBS 21351.550201002.250P.NE1CSA(2Vn+0.5)1,4/40PN6000/N加拿大'C 22.2> 1，414601 丄、P.NEN=nu mber100No. 8-M19822Vn+1Co nd.111,060美國1,4140PN2250UL128360P.NE1,0-1,4140舉例說明：德國 VDE 0565.2 高壓測試(AC)P，NE 1.5KV/5 0Hz1分鐘瑞士 SEV 1 0 5 5 高壓測試(AC)P，NE 2U n+ 1.5KV/50Hz 1分鐘

6、如最大工作電壓U n = 2 5 0 V(AC)，則2U n+ 1.5KV=2KV美國 UL 1 2 8 3高壓測試(AC)P,NElKV/60Hz1分鐘可見，共模電容C y的耐壓測試條件(瑞士)SEV 1 0 5 5比(美)UL 1 2 8 3高出一倍。德國 VDE 0565.1 高壓測試(DC)PN4.5VnKV1分鐘如最大工作電壓V n = 2 5 0 V(DC )貝94.3 -V n = 4.3X 0.250X 2 根號 2 = 3.040KV1分鐘瑞士SEV 1 0 55 高壓測試(DC)PN4 .3VnKV1分鐘美國UL 1 2 8 3高壓測試(DC)PN1.414KV1分鐘可見，

7、差電模電容C x的耐壓測試條件，瑞士也比美國高出一倍左右。這里要說明的是a. PN耐壓測試采用直流電壓的原因是因為C x容量較大。如采用交流測試，則耐壓測試儀要求電流 容量大，造成成本高，體積大。采用直流電壓測試就不存在這種問題。 但要將交流工作電壓換成等效的直流工 作電壓。如最大交流工作電壓250V(AC)=250X 2根號2 = 70 7V(DC)直流工作電壓。所示UL 1 2 8 3 安全規(guī)范 1414V(DC)=2Vn。b. 國際著名濾波器專業(yè)廠說明書中耐壓測試條件美國 Corcom 公司 P，NE 2 2 5 0 V(DC)1分鐘PN 1 4 5 0 V(DC)1分鐘瑞士 S cha

8、ffner 公司 P，NE 2KV(AC)1分鐘PN 不測1分鐘寸電源外殼圖12泄漏電流通過人體示意圖國內(nèi)濾波器專業(yè)廠一般參考德國VDE安規(guī)或參考美國UL安規(guī) 3 .2 泄漏電流與安全任何典型濾波器電路的共模電容C y都有一端接金屬 機殼。從分壓角度看，濾波器金屬外殼都帶有1/2額定 工作電壓，如工作2 2 0 V(AC)，那么外殼帶有11 0V(AC )電壓。因此，從安全角度出發(fā)，濾波器通過 Cy到地端的泄漏電流要盡可能的小，否則將危及人身安 全。圖12描述了一路泄漏電流通過人體構(gòu)成大地回路的 情況(圖12中E表示濾波器的接地點，F(xiàn)G表示機架的 接地點)。對地電容應(yīng)為C1和雜散電容之和。實際

9、上， 通過人體的泄漏電流是兩路，所以濾波器泄漏電流應(yīng)為一 路泄漏電流的兩倍。設(shè)備中使用的濾波器愈多，泄漏電流 也愈大。因此，千萬要加以注意。同樣，國際上泄漏電流的安全規(guī)范，各主要工業(yè)國家也有所區(qū)別，表2供參考 表2泄漏電流的安全規(guī)范國家安規(guī)名稱對于一級絕緣的設(shè)備，泄漏電流的極限值美國UL478UL12835mA,120V,60H z;0.53.5mA,120V,60Hz加拿大C22.2 No.15mA,120V,60Hz瑞士SEV 1054-1IEC 335-10.75mA,250V,50Hz德國VDE 08043.5mA,250V,50Hz隔離變壓器披測慮泊曙a*武皤入電壓這里要說明的是：a

10、. 泄漏電流直接和電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)頻率成正比。因此, 對于4 0 0 Hz電網(wǎng)頻率要特別注意， 否則在相同電網(wǎng) 電壓的情況下，同一濾波器的泄漏電流要增加8倍 （對 于5 0Hz），很可能不符合安規(guī)要求。b. 在檢驗濾波器泄漏電流時，一定要采用符合國際規(guī) 范的測量電路（如圖13所示）。測量時，濾波器金屬 外殼不能接地，一定要懸浮。c. 三相濾波器的泄漏電流應(yīng)是各相泄漏電流之和。圖13國際規(guī)范的泄漏電流測量電路4 正確安裝方法a.為了濾波器的安全可靠工作（散熱和濾波效果），除濾波器一定要安裝在設(shè)備的機架或機殼上外，濾 波器的接地點應(yīng)和設(shè)備機殼的接地點取得一致，并盡量縮短濾波器的接地線。若接地點不在一

11、處，那么濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經(jīng)兩接地點的途徑時，會將噪聲引入設(shè)備內(nèi)的其他部分。它能導(dǎo)致濾波器高頻衰減特性的變壞。 則必須刮去漆皮；所以，金屬外殼的濾波器要直 若金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波（b）正確的安裝方法其次，濾波器的接地線會引入感抗， 接和設(shè)備機殼連接。如外殼噴過漆 器時，它與設(shè)備機殼的接地線應(yīng)可能的短機売接地點/、亠丄噪聲源矗接地點泄屆電誑、噪再電腕（a）不正確的安裝方法圖14濾波器的安裝方法b.濾波器要安裝在設(shè)備電源線輸入端，連線要盡量短；設(shè)備內(nèi)部電源要安裝在濾波器的輸出端。若濾波器在 設(shè)備內(nèi)的輸入線長了，在高頻端輸入線就會將引入的傳導(dǎo)干擾耦合給其他部分（參見圖15）。若設(shè)備內(nèi)部電源安裝在濾波器的輸入端，由于連線過長，也會導(dǎo)致同樣的結(jié)果。c. 確保濾波器輸入線和輸出線分離若濾波器輸入、輸入線捆扎在一起或相互安裝過近， 那么由于它