濾波器選型及應(yīng)用

1、濾波器選型及使用濾波器選型及使用成都必控科技技術(shù)部劉家沛需要知道的幾個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)lGJB6242-2008 軍用EMI電源濾波器規(guī)范lGJB151A-1997 軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā) 射和敏感度要求lGJB152A-1997軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā) 射和敏感度測(cè)量 電磁兼容設(shè)計(jì)目標(biāo)電磁兼容設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)EMC指標(biāo)要求并通過(guò)EMC檢驗(yàn)和認(rèn)證。EMC的研究?jī)?nèi)容l一.構(gòu)成電磁兼容問(wèn)題的三要素:電磁騷擾源、傳輸途徑和敏感設(shè)備。 任何電子設(shè)備既可能是騷擾源，又可能是 敏感設(shè)備。l二.EMC控制技術(shù):屏蔽、濾波、接地、隔離。 2.濾波技術(shù)濾波技術(shù) 切斷沿導(dǎo)線(xiàn)傳播的傳導(dǎo)騷擾切斷沿導(dǎo)線(xiàn)傳播的傳導(dǎo)騷擾l 采用EMI

2、電源濾波器安裝在電源線(xiàn)端口，濾除頻率較高的共模騷擾（線(xiàn)地間騷擾）和差模騷擾（線(xiàn)線(xiàn)間的騷擾)。濾波器分類(lèi)l按元件分類(lèi)：有源濾波器、無(wú)源濾波器、陶瓷濾波器、晶體濾波器、機(jī)械濾波器、鎖相環(huán)濾波器、開(kāi)關(guān)電容濾波器等。 l按信號(hào)處理的方式分類(lèi)：模擬濾波器、數(shù)字濾波器。 l按通頻帶分類(lèi)：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等。 EMI電源濾波器分類(lèi)l交流單相濾波器l交流三相濾波器l直流濾波器濾波器型號(hào)定義濾波器型號(hào)定義濾波器類(lèi)別：01交流單相濾波器02交流單相高性能濾波器03交流三相濾波器04直流濾波器05直流超小型高性能濾波器溫度等級(jí)：0級(jí)(不寫(xiě))：-45+851級(jí)：-55+852級(jí)：-55+

3、125EMI電源濾波器參數(shù)l電源濾波器設(shè)計(jì)必須的參數(shù)包括：l1、額定電壓 2、額定電流l3、溫度范圍 4、體積大小l5、接線(xiàn)方式 l電源濾波器設(shè)計(jì)可提供更多的參數(shù)：l1、耐電壓 2、漏電流（交流）l3、絕緣電阻 4、溫升l5、插入損耗 6、使用環(huán)境l7、連接設(shè)備 8、密封性l9、濾波電路 10、外觀要求l11、環(huán)境試驗(yàn) 12、電壓降l13、設(shè)備功率 14、其他要求耐電壓GJB6242：2.58倍Un，5S1minl交流單相濾波器/交流三相濾波器l線(xiàn)-線(xiàn)：1500VDC/5Sl線(xiàn)-地：1500VAC/5Sl直流濾波器l線(xiàn)-線(xiàn)和線(xiàn)-地：無(wú)特殊要求，按照2.5Un漏電流l電源濾波器漏電流定義為：在額

4、定交流電壓下濾波器外殼到交流進(jìn)線(xiàn)任應(yīng)一端的電流。 如果濾波器的所有端口與外殼之間是完全絕緣的，則漏電流的值主要取決于共模電容Cy的漏電流，即主要取決于Cy的容量。 由于濾波器漏電流的大小，設(shè)計(jì)到人身安全，國(guó)際上各國(guó)對(duì)插都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。GJB6242:測(cè)試火線(xiàn)或零線(xiàn)對(duì)地之間的漏電流3.5mA（250VAC、50Hz）絕緣電阻l測(cè)試直流濾波器引出端之間或引出端對(duì)地之間的絕緣電阻，或測(cè)試直流漏電流計(jì)算出對(duì)應(yīng)的絕緣電阻值。l測(cè)試電壓：低于額定工作電壓的最大電壓或按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行/ GB3859.1-93-T中指出不小于100VDC的試驗(yàn)電壓。l絕緣電阻值：按相關(guān)技術(shù)要求，濾波器電容并聯(lián)越多，絕緣電阻

5、值越低，電容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出絕緣電阻100M。溫升l導(dǎo)體通流后產(chǎn)生電流熱效應(yīng),隨著時(shí)間的推移, 導(dǎo)體表面的溫度不斷地上升直至穩(wěn)定。l濾波器的溫升來(lái)源于電感。插入損耗l將濾波器加進(jìn)某一電路時(shí)，能量或增益的損耗。l插入損耗分為：共模插入損耗和差模插入損耗。l插入損耗是在濾波器未通電，空載，50情況下測(cè)試。 使用環(huán)境l濾波器根據(jù)適用環(huán)境的不同來(lái)選擇不同的元器件，如：航天、航空、地面、水下等環(huán)境；或者能準(zhǔn)確說(shuō)明配套使用的是什么設(shè)備。連接設(shè)備連接設(shè)備指濾波器設(shè)計(jì)需要根據(jù)輸入端和輸出端直接連接的設(shè)備，來(lái)設(shè)計(jì)想對(duì)應(yīng)的電路來(lái)滿(mǎn)足阻抗的匹配，也就是說(shuō)濾波器要滿(mǎn)足阻抗網(wǎng)絡(luò)失陪原則。密封性l密封是防止流體或固體微粒從相

6、鄰結(jié)合面間泄漏以及防止外界雜質(zhì)如灰塵與水分等侵入濾波器內(nèi)部的元器件的措施。l針對(duì)某些使用環(huán)境，會(huì)有密封性要求和相關(guān)密封性試驗(yàn)。濾波電路l客戶(hù)能明確提出濾波電路可以降低設(shè)計(jì)工作難度，同時(shí)能準(zhǔn)確解決電磁干擾所帶來(lái)的問(wèn)題，能直接設(shè)計(jì)出更優(yōu)化濾波電路。外觀要求l根據(jù)使用的環(huán)境和領(lǐng)域，某些濾波器會(huì)有外觀的要求，如：表面鍍層要求、顏色要求、某些外形尺寸要求。環(huán)境試驗(yàn)l客戶(hù)根據(jù)使用環(huán)境的需要，會(huì)提出環(huán)境試驗(yàn)要求，如振動(dòng)、沖擊、高溫、低溫、低氣壓等。l濾波器的環(huán)境試驗(yàn)可參照l(shuí)GJB360A-96 電子及電氣件試驗(yàn)方法lGJB6242-2008 軍用EMI電源濾波器規(guī)范lGJB150-1986 軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)

7、方法電壓降l當(dāng)電流通過(guò)濾波器后，由于濾波器自身有一定的電阻，造成濾波器兩端產(chǎn)生的壓差稱(chēng)其為電壓降。設(shè)備功率l根據(jù)電壓、電流可以計(jì)算。l功率可以間接說(shuō)明電磁干擾的強(qiáng)度一般性能電源濾波器電路 高性能電源濾波器電路濾波器安裝使用濾波器安裝使用l1、電源濾波器不能存在電磁耦合路徑、電源濾波器不能存在電磁耦合路徑l濾波器輸入線(xiàn)、輸出線(xiàn)靠得過(guò)近，或?yàn)V波器的輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)捆扎在一起。高頻干擾信號(hào)實(shí)際會(huì)通過(guò)輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)直接發(fā)生耦合。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。 l2、電源輸入線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)、電源輸入線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)這是一個(gè)很常見(jiàn)的錯(cuò)誤；人們?cè)?/p>

8、安裝電源濾波器時(shí)，通常并不注意其安裝位置，而是在機(jī)箱內(nèi)隨便找一個(gè)方便的位置，將電源濾波器固定好，然后將導(dǎo)線(xiàn)連接上，這里的錯(cuò)誤是電源濾波器的電源輸入端導(dǎo)線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，其后果是電網(wǎng)上的干擾進(jìn)入設(shè)備后，還沒(méi)有經(jīng)過(guò)電源濾波器，就通過(guò)空間耦合到線(xiàn)路板上，對(duì)電路造成干擾。而設(shè)備內(nèi)部的干擾會(huì)直接感應(yīng)到電源線(xiàn)上，傳出設(shè)備。一定要記住，我們所涉及的電磁干擾都是頻率較高的，它們極易輻射和通過(guò)空間耦合。 l3、不能將線(xiàn)纜困扎在一塊、不能將線(xiàn)纜困扎在一塊l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

9、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。 l4、要盡量避免使用長(zhǎng)接地線(xiàn)、要盡量避免使用長(zhǎng)接地線(xiàn)l 電源濾波器輸出端連接設(shè)備的接線(xiàn)長(zhǎng)度不超過(guò)30厘米為宜，越短越好。 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。而且導(dǎo)線(xiàn)的直流電阻和交流阻抗是完全不同的，濾波器絕不能依賴(lài)只靠單根導(dǎo)線(xiàn)接地來(lái)解決電磁干擾。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。 l5、 電源濾波器輸入線(xiàn)、輸出線(xiàn)必須拉開(kāi)距電源濾波器輸入線(xiàn)、輸出線(xiàn)必須拉開(kāi)距離離l電源濾波器輸入線(xiàn)、輸出線(xiàn)必須拉開(kāi)距離，電源濾波器的輸入輸出引線(xiàn)不能和信號(hào)線(xiàn)并行。同時(shí)濾波器的輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)要最大限度地相互隔離，不能靠近和平行走線(xiàn)。以