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怎樣選擇EMI濾波器

發(fā)布時間:2012-11-28 責(zé)任編輯:simonyang

【導(dǎo)讀】EMI濾波器在電源線中的使用越來越廣,標(biāo)準(zhǔn)的EMI濾波器通常由串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器組成的低通濾波電路,其作用是允許設(shè)備正常工作時的頻率信號進入設(shè)備,而對高頻的干擾信號有較大的阻礙作用,能抑制高頻干擾、抑制設(shè)備干擾。

EMI濾波器在電源線中的使用越來越廣,標(biāo)準(zhǔn)的EMI濾波器通常由串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器組成的低通濾波電路,其作用是允許設(shè)備正常工作時的頻率信號進入設(shè)備,而對高頻的干擾信號有較大的阻礙作用,能抑制高頻干擾、抑制設(shè)備干擾。因此EMI濾波器是一個不容忽視的問題。

EMI濾波器選擇步驟/方法

1、濾波電容的選擇

與一般的濾波器不同,EMI濾波器典型結(jié)構(gòu)中電容使用了兩種下標(biāo),接于相線和中線之間,稱為差模電容,接于相線或中線與地之間,稱為共模電容,下標(biāo)X和Y不僅表明了它在濾波電路中的作用,還表明了它在濾波電路中的安全等級。在設(shè)計或選用濾波器時都必須充分考慮這兩類電容的安全性能,因為它直接關(guān)系到濾波網(wǎng)絡(luò)的安全性能。

2、差模電容器的選擇

差模電容器的選擇指的是應(yīng)用于這樣的場合:當(dāng)電容失效后,不會導(dǎo)致電擊穿現(xiàn)象,不會危及人生安全。除了要承受電源相線與中線的電壓之外,還要承受相線與中線之間各種干擾源的峰值電壓。根據(jù)差模電容應(yīng)用的最壞情況和電源斷開的條件,電容器的安全等級又分為兩個等級。所以設(shè)計濾波器時應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用場合來選擇不同安全等級的電容器。

若差模電容器的安全性能(即耐壓性能)欠佳,在一定峰值電壓出現(xiàn)時,它有可能被擊穿,它的擊穿雖然不危及人生安全,但會使得濾波器的功能下降或喪失。通常EMI濾波器的差模電容必須經(jīng)過1500-1700V直流電壓1分鐘耐壓測試。

3、EMI濾波器共模濾波性能的考慮

用于電子設(shè)備電源的EMI濾波器共模濾波性能常常受到共模電容的制約。電容即跨接在相線或中線與安全地之間的電容。接地的電流主要就是指流過共模電容的電流,由于流過電容的電流由電源電壓,電源頻率和電容值共同決定。由于漏電流的大小對于人生安全至關(guān)重要,不同國家對不同電子設(shè)備接地漏電流都做了嚴(yán)格的規(guī)定。若對最大漏電流做出了規(guī)定,則需求出最大允許接地電容值。另外,要求電容在電氣和機械安全方面有足夠的余量,避免在極端惡劣的條件下出現(xiàn)擊穿短路的現(xiàn)象。因為這種電容要跟安全地相連,而設(shè)備的機殼也要跟安全地相連,所以這種電容的耐壓性能對保護人生安全有至關(guān)重要的作用,一旦設(shè)備或裝置的絕緣失效,可能危及到人的生命安全。因此電容要進行1500-1700V交流耐壓測試1分鐘。

4、電感的取值、材料的選取考慮以下兩個方面

第一,磁芯材料的頻率范圍要寬,要保證最高頻率在1GHz,即在很寬的頻率范圍內(nèi)有比較穩(wěn)定的磁導(dǎo)率;

第二,磁導(dǎo)率高,但是在實際中很難滿足這一要求,所以,磁導(dǎo)率往往是分段考慮的。磁芯材料一般是鐵氧體或者鐵粉芯,更好的材料如微晶等。

5、性能指標(biāo)要過關(guān)

EMI濾波器最重要的技術(shù)指標(biāo)是對干擾的抑制能力,常常用所謂的插入損耗(Insertion Loss)來表示,它的定義是:沒有接入濾波器時從干擾源傳輸?shù)截?fù)載的功率P1和接入濾波器后從干擾源傳輸?shù)截?fù)載的功率P2之比,用分貝(dB)表示。

EMI濾波器的插入損耗與濾波網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)參量以及源端和負(fù)載端的阻抗有關(guān)。為避免濾除有用信號, 插損指標(biāo)須謹(jǐn)慎提出。不論是軍用還是民用EMC標(biāo)準(zhǔn), 對設(shè)備或分系統(tǒng)的電源線傳導(dǎo)干擾電平都有明確的規(guī)定, 預(yù)估或測試獲得的EMI傳導(dǎo)干擾電平和標(biāo)準(zhǔn)傳導(dǎo)干擾電平之間的差值即所需的EMI濾波器的最小插損。然而, 對不同的單臺設(shè)備都進行EMC 測試, 而后分析其傳導(dǎo)干擾特性, 設(shè)計合乎要求的濾波器, 這在實際工程中顯然是不可能的。事實上, 國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了電源濾波器插入損耗的測試方法。在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下,一般軍用電源濾波器應(yīng)滿足10kHz~ 30MHz 范圍內(nèi)插入損耗30~ 60dB。工程設(shè)計人員只需要根據(jù)實際情況選擇合適的濾波器。

6、注意事項

1、為了EMI濾波器的安全可靠的工作(散熱和濾波效果) , 除EMI濾波器一定要安裝在設(shè)備的機架或機殼上外, EMI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EMI濾波器的接地線。若接地點不在一處, 那么EMI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。其次, EMI濾波器的接地線會引入感抗, 它能導(dǎo)致EMI濾波器高頻衰減特性的變壞。所以, 金屬外殼的EMI濾波器要直接和設(shè)備機殼連接。如外殼噴過漆, 則必須刮去漆皮;若金屬外殼的EMI濾波器不能直接接地或使用塑封外殼EMI濾波器時, 它與設(shè)備機殼的接地線應(yīng)可能短。

2、EMI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EMI濾波器的輸出端。若EMI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。若設(shè)備內(nèi)部電源安裝在EMI濾波器的輸入端, 由于連線過長, 也會導(dǎo)致同樣的結(jié)果。

3、確保EMI濾波器輸入線和輸出線分離。若EMI濾波器輸入、輸入線捆扎在一起或相互安裝過近, 那么由于它們之間的耦合, 可能使EMI濾波器的高頻衰減降低。若輸入、輸出線必須接近, 那么都必須采用雙絞線或屏蔽線。

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