電源線濾波器的原理及選型資料下載

就電源線濾波器（通常適用于0-400Hz的頻率，且性能基本不變）來說，面板安裝的濾波器通常采用IEC插座。將這種金屬外殼的帶IEC插座的濾波器安裝在屏蔽體上，如果濾波器殼體上沒有縫隙，并且按圖6所示的辦法將它四周電氣連接到屏蔽金屬件上，可在數(shù)十兆赫茲的頻率范圍內(nèi)獲得較好的性能。有些廠商僅一味追求濾波器能否在傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試頻率（達(dá)到30MHz）范圍內(nèi)正常工作，這種濾波器的成本較低，但使濾波器的屏蔽完整性受到影響，從而使產(chǎn)品不能通過電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中的輻射發(fā)射試驗(yàn)。 什么是電源濾波器？ ??電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，又名“電源EMI濾波器”，或是“EMI電源濾波器”，一種無源雙向網(wǎng)絡(luò)，它的一端是電源，另一端是負(fù)載。電源濾波器的原理就是一種——阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對(duì)電磁干擾的衰減就越有效。濾波器可以對(duì)電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)特定頻率的電源信號(hào)，或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號(hào)。 ??電源濾波器的工作原理及作用： ??濾波器常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波（包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等）。有源濾波的主要形式是有源RC濾波，也被稱作電子濾波器。直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)S來表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。 ??脈動(dòng)系數(shù)（S）=輸出電壓交流分量的基波最大值/輸出電壓的直流分量 ??電源濾波器的原理就是一種阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對(duì)電磁干擾的衰減就越有效。 ??具體工作原理如下：交流電經(jīng)過二極管整流之后，方向單一了，但是大?。?a href='http://ttokpm.com/tags/電流/' target='_blank' class='arckwlink_none'>電流強(qiáng)度）還是處在不斷地變化之中。這種脈動(dòng)直流一般是不能直接用來給無線電裝供電的。要把脈動(dòng)直流變成波形平滑的直流，還需要再做一番“填平取齊”的工作，這便是濾波。換句話說，濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓中的波動(dòng)成分盡可能地減小，改造成接近恒穩(wěn)的直流電。 就電源線濾波器（通常適用于0-400Hz的頻率，且性能基本不變）來說，面板安裝的濾波器通常采用IEC插座。將這種金屬外殼的帶IEC插座的濾波器安裝在屏蔽體上，如果濾波器殼體上沒有縫隙，并且按圖6所示的辦法將它四周電氣連接到屏蔽金屬件上，可在數(shù)十兆赫茲的頻率范圍內(nèi)獲得較好的性能。有些廠商僅一味追求濾波器能否在傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試頻率（達(dá)到30MHz）范圍內(nèi)正常工作，這種濾波器的成本較低，但使濾波器的屏蔽完整性受到影響，從而使產(chǎn)品不能通過電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中的輻射發(fā)射試驗(yàn)。 ??根據(jù)電源端口的電磁騷擾特點(diǎn)，電源EMI噪聲濾波器是一種無源低通濾波器，它無衰減地將交流電傳輸?shù)诫娫?，而大大衰減隨交流電傳入的EMI噪聲，同時(shí)又能有效地抑制電源設(shè)備產(chǎn)生的EMI噪聲，阻止它們進(jìn)入交流電網(wǎng)干擾其它電子設(shè)備。 ??電源濾波器的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示，這是一種無源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)交流和直流電源都適用，具有雙向抑制性能。將它插入在交流電網(wǎng)中與電源之間，相當(dāng)于這二者的EMI噪聲之間加上一個(gè)阻斷屏障，這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的無源濾波器起到了雙向抑制噪聲的作用，從而在各種電子設(shè)備中獲得廣泛的應(yīng)用。 就電源線濾波器（通常適用于0-400Hz的頻率，且性能基本不變）來說，面板安裝的濾波器通常采用IEC插座。將這種金屬外殼的帶IEC插座的濾波器安裝在屏蔽體上，如果濾波器殼體上沒有縫隙，并且按圖6所示的辦法將它四周電氣連接到屏蔽金屬件上，可在數(shù)十兆赫茲的頻率范圍內(nèi)獲得較好的性能。有些廠商僅一味追求濾波器能否在傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試頻率（達(dá)到30MHz）范圍內(nèi)正常工作，這種濾波器的成本較低，但使濾波器的屏蔽完整性受到影響，從而使產(chǎn)品不能通過電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中的輻射發(fā)射試驗(yàn)。 ??圖中Cx是差模電容器，一般稱為X電容，電容量宜選為0.01-2.22μF，CY1和CY2是共模電容器，一般稱為Y電容，電容量約為幾納法（nF）到幾十納法。C3和C4的電容量不宜選得過大，否則容易引起濾波器甚至機(jī)殼漏電的危險(xiǎn)。L為共模扼流圈，它為同向繞在同一個(gè)鐵氧體環(huán)上的一對(duì)線圈，電感量約為幾毫亨（mH）。對(duì)于共模干擾電流，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是同方向的，共模扼流圈表現(xiàn)出較大的阻抗，從而起到衰減干擾信號(hào)的作用；而對(duì)于差模信號(hào)（在這里是低頻電源電流），兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消，所以不影響電路的電源傳輸功能。 ??電源濾波器是針對(duì)電源端口電磁騷擾的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，一般是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構(gòu)成的頻率選擇性二端口網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上是濾波器的一種，按照工作原理稱之為反射式濾波器。它可以在濾波器阻帶內(nèi)提供了高的串聯(lián)阻抗和低的并聯(lián)阻抗，使它和噪聲源的阻抗和負(fù)載阻抗嚴(yán)重不匹配，從而把不希望的頻率分量發(fā)射回噪聲源。 ??當(dāng)我們選用電源濾波器時(shí)，應(yīng)主要考慮三個(gè)方面的指標(biāo)：首先是電壓、電流，其次是插入損耗，最后是結(jié)構(gòu)尺寸。由于濾波器內(nèi)部一般是經(jīng)過灌封處理的，因此環(huán)境特性不是主要問題。但是所有的灌封材料和濾波電容器的溫度特性對(duì)電源濾波器的環(huán)境特性有一定的影響。 ??濾波器的選型，濾波器如何正確選型： ??濾波器（filter），是一種用來消除干擾雜訊的器件，將輸入或輸出經(jīng)過過濾而得到純凈的直流電。對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電路，就是濾波器，其功能就是得到一個(gè)特定頻率或消除一個(gè)特定頻率。 ??濾波器選型 ??電路設(shè)計(jì)人員如何確定在哪種場(chǎng)合該選用哪種濾波器呢？本文旨在幫助他們作出這種決定。 ??濾波器的選擇看似神秘，但實(shí)質(zhì)上并非如此。不過在很多場(chǎng)合，即使竭盡全力采取以下所述方法來選擇，也還是需要實(shí)驗(yàn)多個(gè)濾波器后才能挑出最合適的一只。 ??那么，為什么要煞費(fèi)苦心去正確的選擇濾波器呢？按這里提供的準(zhǔn)則來進(jìn)行濾波器的篩選，至少可滿足濾波器的正確尺寸和類型的要求，因此，試用濾波器僅僅是用一只濾波器替換另一只濾波器，同時(shí)檢查傳導(dǎo)及輻射發(fā)射，看哪只濾波器具有最佳的費(fèi)效比。 ??如果在設(shè)計(jì)過程中沒有足夠的耐心去選擇濾波器，墨菲法則（好象所有的物理、醫(yī)療和財(cái)政方面的公式都是從這里派生出來的）表明：最終證明是最合適的濾波器會(huì)與產(chǎn)品的其它要求完全不兼容。要么濾波器太大或太重而不能安裝在鑄塑模機(jī)殼內(nèi)，需要一筆昂貴的重新制造模具的費(fèi)用，要么需要一種不易實(shí)現(xiàn)的安裝方法，要么由于濾波器的泄漏電流，將使推向市場(chǎng)的產(chǎn)品存在安全隱患問題。確實(shí)，如果沒有仔細(xì)選擇正確型號(hào)及類型的濾波器，那么按照墨菲法則，挑選合適的濾波器將增加研發(fā)和生產(chǎn)費(fèi)用，同時(shí)也會(huì)推遲產(chǎn)品的上市時(shí)間。 ??1. 濾波器有關(guān)指標(biāo)的計(jì)算 ??通過將產(chǎn)品的發(fā)射頻譜與相關(guān)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)比較，可以估算用濾波器控制發(fā)射所需要的衰減量。對(duì)于抗擾性控制，可以通過比較外部電噪聲（通常取自有關(guān)的電磁兼容抗擾度標(biāo)準(zhǔn)）與產(chǎn)品電子線路的敏感性以及干擾期間希望達(dá)到的性能等級(jí)來估算一個(gè)粗略值。 ??當(dāng)明確知道一個(gè)產(chǎn)品實(shí)際的發(fā)射或敏感性能時(shí)，就可采取精確的計(jì)算而不去進(jìn)行估測(cè)。不過，如果不是在一個(gè)可控的50Ω阻抗環(huán)境中工作，在購(gòu)買濾波器時(shí)，廠家提供的產(chǎn)品指標(biāo)是靠不住的。 ??2. 阻抗問題 ??濾波器的工作原理是在射頻電磁波的傳輸路徑上形成很大的特性阻抗不連續(xù)，將射頻電磁波中的大部分能量反射回源處。大多數(shù)濾波器的性能是在源和負(fù)載阻抗均為50的條件下測(cè)得的，這使我們直接聯(lián)想到極為重要的一點(diǎn)，這就是濾波器的性能在實(shí)際情況下不可能達(dá)到最佳。 ??考察一個(gè)典型的電源線濾波器，它安裝在交流電源線與作為電子產(chǎn)品直流電源的交-直流變換器之間。白天，交流電源的阻抗在2～2kΩ間變化，取決于與它連接的負(fù)載以及所關(guān)心的頻率。連接到電子設(shè)備的電源線的特征阻抗大約在150Ω，當(dāng)整流器在電源波形的尖峰附近導(dǎo)通時(shí)，相當(dāng)于短路，而在其它時(shí)間，相當(dāng)于開路。 ??濾波器參數(shù)是在50Ω的源和負(fù)載阻抗的測(cè)試環(huán)境下獲得的，因?yàn)榇蠖鄶?shù)射頻測(cè)試設(shè)備采用50Ω的源、負(fù)載及電纜。這種方法獲得的濾波器性能參數(shù)是最優(yōu)化的，同時(shí)也是最具有誤導(dǎo)性的。 ??因?yàn)闉V波器由電感和電容組成的，因此這是一個(gè)諧振電路。其性能和諧振主要取決于源端及負(fù)載端的阻抗。事實(shí)上，一只價(jià)格昂貴且50/50性能優(yōu)秀的濾波器可能在實(shí)際中的性能還不如一只價(jià)格較低且50/50性能較差的濾波器好。 ??3. 電源線濾波器 ??圖1給出的單級(jí)電源線濾波器對(duì)源和負(fù)載的阻抗都很敏感，當(dāng)工作在實(shí)際的源和負(fù)載阻抗條件下時(shí)，很容易產(chǎn)生增益，而不是衰減。這種增益通常出現(xiàn)在150kHz～10MHz的頻率范圍內(nèi)，幅度可以達(dá)到10 ～20dB。因此，在產(chǎn)品上安裝一個(gè)不合適的濾波器后，可能會(huì)增加發(fā)射強(qiáng)度和/或使敏感性變得更糟。 (mbbeetchina)