EMI滤波器的设计

随着电子设计、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及,电网噪声干扰日益严重并形成一种公害.特别是瞬态噪声干扰,其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高(几百伏至几千伏)、随机性强,对微机和数字电路易产生严重干扰,常使人防不胜防,这已引起国内外电子界的高度重视.

电磁干扰滤波器(EMI Filter)是近年来被推广应用的一种新型组合器件.它能有效地抑制电网噪声,提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性,可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领

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网事成风

LV.7

2006-10-12 10:48

以前做的滤波器都是应用铁氧体的磁芯,感觉效果不是很好,有没有更好的磁芯材料用来做滤波器呢?

网事成风

LV.7

2006-10-12 10:50

电源噪声是电磁干扰的一种,其传导噪声的频谱大致为10kHz~30MHz,最高可达150MHz.根据传播方向的不同,电源噪声可分为两大类:一类是从电源进线引入的外界干扰,另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声.这表明噪声属于双向干扰信号,电子设备既是噪声干扰的对象,又是一个噪声源.若从形成特点看,噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种.串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声.共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声.因此,电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性(EMC)的要求,也必须是双向射频滤波器,一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰,另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰,以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作.此外,电磁干扰滤波器就对串模、共模干扰都起到抑制作用.

网事成风

LV.7

2006-10-12 10:55

@网事成风

为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器,如以上图一所示,共模电感选铁氧体做磁芯材料,我以前见的大多是这样的,这种滤波器效果不是很好,有时甚至还会出现难听的音频噪声.

网事成风

LV.7

2006-10-12 10:56

EMI滤波器的主要技术参数有:额定电压、额定电流、漏电流、测试电压、绝缘电阻、直流电阻、使用温度范围、工作温升Tr、插入损耗AdB、外形尺寸、重量等.上述参数中最重要的是插入损耗(亦称插入衰减),它是评价电磁干扰滤波器性能优劣的主要指标.

网事成风

LV.7

2006-10-12 10:59

@网事成风

插入损耗(AdB)是频率的函数,用dB表示.设电磁干扰滤波器插入前后传输到负载上的噪声功率分别为P1、P2,有公式:

AdB=10lg(P1/P2) (1)

假定负载阻抗在插入前后始终保持不变,则P1=V12/Z,P2=V2 2/Z.式中V1是噪声源直接加到负载上的电压,V2是在噪声源与负载之间插入电磁干扰滤波器后负载上的噪声电压,且V2远远小于V1代入(1)式中得到:

AdB=20lg(V1/V2) (2)

插入损耗用分贝(dB)表示,分贝值愈大, 说明抑制噪声干扰的能力愈强.鉴于理论计算比较烦琐且误差较大,通常是由生产厂家进行实际测量,根据噪声频谱逐点测出所对应的插入损耗,然后绘出典型的插入损耗曲线,提供给用户.

网事成风

LV.7

2006-10-12 11:05

@网事成风

计算EMI滤波器对地漏电流的公式为:

ILD=2πfCVc (3)

式中,ILD为漏电流,f是电网频率.以图1为例,f=50Hz,C=C3+C4=4400pF,Vc是C3、C4上的压降,亦即输出端的对地电压,可取Vc≈220V/2=110V.由(3)式不难算出,此时漏电流ILD=0.15mA.C3和C4若选4700pF,则C=4700pF×2=9400pF,ILD=0.32mA.显然,漏电流与C成正比.对漏电流的要求是愈小愈好,这样安全性高,一般应为几百微安至几毫安.在电子医疗设备中对漏电流的要求更为严格.

网事成风

LV.7

2006-10-12 11:08

接有滤波器的电路具有明显的频率响应特性,但是由于负载和电源的阻尼作用,频率响应又是有限的.在实际应用中,还要考虑电感器绕组电阻,磁粉芯损耗,电容器引线、电极和介质损耗影响.更高频率下的损耗构成附加阻尼有利于滤波器稳定运行.而且寄生参数(如电容器引线电感和电感绕组的分布电容)都会对滤波器性能产生影响.