EMI电源滤波器插入损耗测试
插入损耗测试
EMI电源滤波器插入损耗的测量方法EMI滤波器尚没有产品类国标,只是企业标准,EMI电源滤波器的主要性能指标一般包括插入损耗、频率特性、阻抗匹配、额定的电流值、绝缘电阻值、漏电流、物理尺寸及重量、使用环境以及本身的可靠性;在使用时考虑最多的是额定的电压及电流值、插入损耗、漏电流三项;本文主要介绍EMI滤波器插入损耗的测量方法;EMI滤波器插入损耗测量方法是根据CISPR17 1981出版物提出的滤波器标准测量方法包括共模、差模、常模和Ω／100Ω阻抗测量方法;1. 共模插入损耗标准测量方法根据CISPR17 1981出版物B6提出的共模插入损耗标准测量方法Asymmetrical Measurement,如图所示;根据插入损耗的定义,先要测量没有滤波器时,负载50Ω上的电压V1作为0dB的参考电压;再测量有滤波器后,负载500上的电压V2,通过频谱分析仪将20logV1/V2随频率变化的结果显示在屏幕上或通过接口打印出来;测量时注意,滤波器的输入端和输出端是并联的,目的是取得共模插入损耗的平均值;因为滤波器的Cy电容量尽管标称值和误差等级一样,其实际值也不完全一样,电感尽管绕组匝数一样,但磁芯的磁导率误差和工艺上也很难实现在绕制和装配时完全对称,因此采用平均值才有意义;图共模插入损耗的典型测量方法2．差模插入损耗标准测量方法根据CISPR17 1981出版物B5提出的差模插入损耗标准测量方法Symmetrical Meausurement,如图所示;图差模插入损耗的典型测量方法由于频谱分析仪或标准信号发生器输出、输入均采用对地非对称结构的50Ω同轴电缆,为了测量对地对称的差模插入损耗,需对频谱分析仪跟踪发生器的输出信号滤波器的输入信号进行不对称-对称变换,对频谱分析仪输入信号滤波器的输出信号进行对称-不对称的逆变换,其他步骤同上;3．常模插入损耗标准测量方法根据CISPR17 1981出版物B7提出的不对称测量方法Unsymmetrical Measurement又称常模Normal Mode测量,如图所示;图常模插入损耗的测量方法与共模插入损耗测量电路相比,在N和地之间接入一个尚未被标准所批准的50Ω电阻;常模也是经常用来表示差模的一种方法,尽管理论分析常模除了有差模成分外,还含有共模成分;上述测量方法又称为50Ω／50Ω,系统测量方法,即源和负载阻抗均在50Ω匹配条件下测量;它也是目前许多滤波器制造商传统沿用的测量方法;用以上共、差模插入损耗测量方法时需注意：1由于测量仪器输出信号幅值在不同的频率有波动,所以没插入滤波器前的0dB校正,应该对所测频域的各主要频点逐点进行校对;具备条件的,可进行计算机编程进行自动校正;2被测滤波器外壳应该接地良好,否则MHz以上测得的插入损耗相差很大;3要确保滤波器输入,输出连接线之间有良好的隔离,以避免它们之间在高频段产生射频耦合,给高频段测量带来很大误差;4没有频谱分析仪,也可以用标准信号发生器和示波器来代替,但后者动态范围小,在高频段的测量误差较大;4. Ω,/100Ω阻抗测量方法根据CISPR出版物提出一种“近似”实际的测量方法;在实际情况中,由于源阻抗和负载阻抗不可能是恒定的50Ω,所以实际使用中的滤波器插入损耗特性,与用50Ω／50Ω系统测量获得的电源滤波器插入损耗特性不尽相同,甚至差别很大;CISPR出版物提出一种近似实际的测量方法,是Ω,/100Ω及100Ω,/Ω系统测量方法,如图所示;Ω,/100Ω及100Ω,/Ω系统测量方法这里,仅涉及l0kHz～30MHz范围内的插入损耗;以上是目前插入损耗的主要测量方法,可根据条件选择合适的测量方法;。
EMI滤波器插入损耗的精准测量方案及实验研究
452020年第3期 安全与电磁兼容引言GB/T 7343-2017《无 源 EMC 滤 波 器 件 抑 制 特 性 的 测 量 方 法 》（ 以 下 简 称 “规 范 ”，等同采用 IEC/CISPR 17: 2011）[1]是国内外大多 EMI 滤波器制造商生产测试的指导文件。
然而，按规范的测量原理、定义和测试方法得到的数据，在各个厂商之间及各个滤波器用户之间往往不尽相同。
所以现行规范的测试方法不能精确地表示滤波器在其预定应用中产生的 EMI 插入损耗性能。
为了弥补现行规范的不足，本文提出利用共差模分离器来提高 EMI 滤波器插入损耗的测试精度，并通过实际测试加以验证。
另外，详细阐述了“对称差模测试”电路和“非对称测试”电路的区别。
1 无源 EMI 滤波器件的插入损耗[1]插入损耗测量是一种确定滤波器或抑制电路对射频骚扰抑制能力的标准化测量方法。
目前，在 EMI 滤波器的插入损耗电路中，主要运用的是四端测试网络 理论[2]。
图 1 为典型的滤波器电路，包含有线-线电容 Cx、线-地电容 Cy 和共模电感（由火线与零对称绕制线同一个磁芯而形成）。
线-线电容 Cx 和电感的互感，在滤波器的火线和零线之间产生很大的电磁耦合，就会产生与之相对应的共模、差模分量。
为了确保滤波器的正常工作和考虑到该情况，必须建立一个四端口插入损耗测量模型。
通用的电源 EMI 滤波器中，大都使用这个典型的基本电路结构。
本文采用四端口网络，分析滤波器插损测试规范中的三种电路，包括不对称（共模）测试电路、对称（差模）测试电路及非对称测试 电路。
1.1 不对称共模测试电路如图 2 所示，不对称（共模）测试电路是使用一个同相输出的 50Ω 0功率分配器电路，每个端口的输出阻抗为 50 Ω，测量分析对插入损耗的影响。
本文使用 mini 公司ZFSC 50 Ω 0功分器，见图 2，其典型性能数据见表 1。
EMI 滤波器插入损耗的精准测量方案及实验研究Precise Measurement Scheme and Experimental Research of EMI Filter Insertion Loss北京理工大学 区健昌 周阔 田元波摘要简要介绍了共模、差模及非对称的测试电路，但都无法精准测量 EMI 滤波器的插入损耗。
EMI滤波器插入损耗自动测试系统设计
摘 要 ：分析 了 Ｅ 滤 波器插 入损耗 原理 ，介绍 了插 入损耗 人工 测试方 法及 其优缺 点 ，最终 提 出一种 基于 虚 ＭＩ 拟仪 器技术 实现 Ｅ Ｉ Ｍ 电源滤 波器 插入 损耗 的 自动测 试 系统 。文 中所建 立的测 试软 件在 ＶＢ语言 的基 础上 利用
ｓ ｔ ｅ ｓ ｕｏ ａ ｉｎ ｏｒ ｉ ｓｔ ｔ ｔ ｅａ ｚ ｅ Ａ ｍ ｔ ｏ Ｋｅ ｏｒ ｓ： ＥＭ Ｉ ｉ ； ｉｔａｌｎ ｔｕ ｅ ｔ Ａ ｕｏ ａ ｉ ｔ ｙＷ ｄ ｌ ｆｔ Ｖ ｒ ｓ ｒ ｍ ｎｓ； ｔ ｅｒ ｕ Ｉ ｍ ｔ ｔ ｃ ｅｓ
ＣＬ Ｃ ｎｕｍｂ ：ＴＰ ４ ｅｒ ２７
通过labview中文件的输入输开始选择执行状态仪器初始化输入基本信息输入频点校准仪器保存校准频点数据开始测试数据处理结果后处理结果显示结果保存保存差模结果保存测试频点数据共模测试保存共模结果差模测试7信号发生器基本参数的定义73201205162012051620120516201205162012051620120516出操作存储数据或从磁盘文件中读取数据由vb通过调用labview得到所需的值通过代码转为图形显示出来并将校准值和测试值存入数据库
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认证与实验室
Ｅ ＭＩ 波 器 插 入 损 耗 自动 测 试 系 统 设 计 滤
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｓ ｇ ｆＡ ｕｔ ｍ ａ ｉ ｅ ｔ ｓ ｅ ｆ ｒ Ｉ ｅ ｔｏ ｓ 刀 ＥＭ ＩＰｏ ｒＦｉ ｔ ｒ ｏ ｔ Ｔ ｓ ｃ Ｓｙ ｔ ｍ ｏ ｎｓ ｒ ｉ ｎ Ｌｏ ｓ ｗｅ ｌｅ
插入损耗测试
EMI电源滤波器插入损耗的测量方法EMI滤波器尚没有产品类国标，只是企业标准，EMI电源滤波器的主要性能指标一般包括插入损耗、频率特性、阻抗匹配、额定的电流值、绝缘电阻值、漏电流、物理尺寸及重量、使用环境以及本身的可靠性。
在使用时考虑最多的是额定的电压及电流值、插入损耗、漏电流三项。
本文主要介绍EMI滤波器插入损耗的测量方法。
EMI滤波器插入损耗测量方法是根据CISPR17(1981)出版物提出的滤波器标准测量方法包括共模、差模、常模和Q/ 100 Q阻抗测量方法。
1.共模插入损耗标准测量方法根据CISPR17(1981)出版物B6提出的共模插入损耗标准测量方法(Asymmetrical Measureme nt),如图所示。
根据插入损耗的定义，先要测量没有滤波器时，负载50Q上的电压V1作为OdB的参考电压。
再测量有滤波器后，负载500上的电压V2,通过频谱分析仪将20log(V1V2)随频率变化的结果显示在屏幕上或通过接口打印出来。
测量时注意，滤波器的输入端和输出端是并联的，目的是取得共模插入损耗的平均值。
因为滤波器的Cy电容量尽管标称值和误差等级一样，其实际值也不完全一样，电感尽管绕组匝数一样，但磁芯的磁导率误差和工艺上也很难实现在绕制和装配时完全对称，因此采用平均值才有意义。
图共模插入损耗的典型测量方法2 •差模插入损耗标准测量方法根据CISPR17( 198出版物B5提出的差模插入损耗标准测量方法(SymmetricalMeausurement ），如图 所示。
图差模插入损耗的典型测量方法由于频谱分析仪（或标准信号发生器）输出、输入均采用对地非对称结构的 50 Q 同轴 电缆，为了测量对地对称的差模插入损耗，需对频谱分析仪跟踪发生器的输出信 号（滤波器的输入信号）进行不对称-对称变换，对频谱分析仪输入信号（滤波 器的输出信号）进行对称-不对称的逆变换，其他步骤同上。
3 •常模插入损耗标准测量方法根据 CISPR17（1981）出版物 B7提出的不对称测量方法 （Un symmetrical Measurement ）又称常模（Normal Mode ）测量，如图所示。
EMI电源滤波器中的插入损耗测试技术
ｏ ｏ ｒｆｌ ｒ ａ ｅｅ ｐ ａ ｉｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｉｅ ｔｏ ｒ ｏ ｎ ｅ ｕ ． ｆｐ ｗｅ ｉ ｅ ｒ ｍ ｈ ｓｚ ｄ ａ ｄ ｉ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｅ ｅ ｏ ｍｅ ｔｄ ｒ ｃ ｉｎ ａ ｅ ｐ ｉ ｔ ｄ ｏ ｔ ｔ ｓ
ｄ ｎ ， ２ ２ ０ Ｃｈ ｎ ） ｏ ｇ ５ ７ ０ ， ｉ ａ
￣ｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｍ ｐ ｒａ ｃ ｆｔ ｅ ｉｓ ｒ ｉｎ ｌ ｓ ｆｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｎ ｅ ｎ ＥＭ Ｉｐ ｗｅ ｉ ｅ ｓ ｉｔｏ ｕ ｅ ． ｅ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｉ ｏ ｔｎ ｅ ｏ ｈ ｎ ｅ ｔ ｏ ｓ ｏ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｉｄ ｘ ｉ ｏ ｏ ｒ ｆ ｔｒｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｔｈ ｌ
摘 要 ： 绍 了Ｅ 介 ＭＩ电源 滤 波器 中的 插入损 耗性 能指 标 的重要 性 ； 分析 了电源 电磁 干 扰 产 生的机 理 及 电源 滤 波
器 的作 用 ； 明 了插入 损耗 的定 义 、 说 测试 原理 以及 指标 种 类 ； 细描述 了在屏 蔽 室测量 和 频谱 分析 仪 动 态 测量 两 详
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《 电气 开关 ￣２ ０ ． ． ） （０ ６Ｎｏ １
文章编号 ：０４ ２ ９ ２ ０ ）１ ００ －０ １０－ ８Ｘ（０６０ － ０ １ ４
Ｅ ＭＩ 电源滤波器中的插入损耗测试技术
邓 重 一 （ 罗定 职 业技 术 学院 电子 工 程 系 ， 东 罗定 ５ ７ ０ ） 广 ２ ２ ０
Ｌ 滤波 电容 Ｃ ～ｃ 。Ｌ对串模干扰不起作用， 当出 、 但 现 共模 干扰 时 ， 由于两 个线 圈 的磁通 方 向相 同 ， 经过 耦 合后总电感量迅速增大 ， 因此对共模信号呈现很大的 感抗 ， 使之不 易通过 ， 称作 共 模扼 流 圈。它 的两个 线 故
电源EMI滤波器插入损耗的研究(图)
电源EMI滤波器插入损耗的研究(图)
从抗电磁干扰角度来说，电源EMI滤波器实际是一个只允许直流和工频通过的低通滤波器，即从零频（直流）至截止频率（工频）的通带内以最小衰减通过电流（或电压）。
对电磁干扰的阻带，要求尽可能高的衰减，过渡带曲线尽可能陡（即过渡带尽可能窄）。
由于EMI滤波器衰减的定义与传统滤波器不同，所以，传统滤波器的各种传递函数表达式和现成的数据及图表均不能直接用于EMI滤波器的设计。
EMI滤波器的衰减用插入损耗来表示，本文将探讨电源EMI滤波器插入损耗的计算，以及影响插入损耗的各种原因和改进方法。
EMI滤波器插入损耗的理论分析
EMI滤波器插入损耗IL定义如下：
IL=10log(P1/P2)=20log(U1/U2) (1)
式中，P1和U1分别表示当EMI滤波器未插入前（图1（a）），从噪声源us传递到负载RL的功率和电压；P2和U2分别表示当EMI滤波器接入后（图1(b)），从噪声源传递到负载的功率和电压。
图1 EMI滤波器接入前、后的电路
理论分析EMI滤波器的IL时，把滤波器网络用A参数来表示：
(2)
则可求得EMI滤波器的IL表达式为：
IL=20log|(a11RL+a12+a21RSRL +a22RL)/(RS+RL)| (3)
图2为高性能的EMI滤波器。
其中，E表示共模信号输入端。
图2中网络。
EMI电源滤波器插入损耗分析及仿真
上述公式中的参数均为等效的集总参数。
根 据 式（４）， 电 容 器 的 宽 频 带 、阻 抗 特 性 如 图 ６ 所 示 ：
由图 ６ 可看出实际电容器的阻抗特性具有以下特点：
ＺＣ Ｒｐ ＋Ｒｓ ≈Ｒｐ
ωＬＰ 容抗特性 感抗特性
－ １ ωＣ
Ｒｓ
图 ６ 实际电容器宽带特性阻抗
●在频率非常低时， 电容器表现出电阻特性， 其数值主
０ 引言
随着现代科学技术的高速发展， 通信系统内的电子设备 密 度 急 剧 增 加 ， 电 子 设 备 之 间 的 电 磁 干 扰（ ＥＭＩ） 已 成 为 严 重 的危害， 它不仅会影响系统中各类电子设备的正常工作， 而 且 会 造 成 电 台 通 讯 距 离 缩 短 、噪 声 增 大 、产 生 误 码 等 后 果 ， 严重时将导致各通信信道完全阻塞， 从而致使整个通信系 统 瘫 痪 ， 因 此 ， 解 决 ＥＭＩ 日 益 为 人 们 所 重 视 。 ＥＭＩ 电 源 滤 波 器是抑制传导干扰的最有力手段， 我们的仿真软件通过高 效 、准 确 的 仿 真 能 够 给 ＥＭＩ 电 源 滤 波 器 的 设 计 提 供 帮 助 。
摘 要： 详 细 论 述 了 ＥＭＩ 电 源 滤 波 器 插 入 损 耗 的 定 义， 以 及 在 理 想 特 性 和 实 际 特 征 条 件 下 的 区 别 ； 介 绍 了 ＥＭＩ
电源滤波器插入损耗仿真软件的主要功能， 给出了实际算例， 并通过和实测数据的比较， 证实了仿真结果具
有较高的精度。
关键词： ＥＭＩ 电 源 滤 波 器 ； 插 入 损 耗 ； 仿 真 软 件
１ 插入损耗定义
插 入 损 耗 ＩＬ（ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ） 用 以 描 述 ＥＭＩ 滤 波 器 对 干 扰噪声的抑制能力， 其定义为： 没有滤波器接入时， 从噪声 源传输到负载的功率和接入滤波器后， 从噪声源传输到负 载 的 功 率 之 比 ， 用 ｄＢ（ 分 贝） 表 示 ， 滤 波 器 接 入 前 后 的 电 路 如 下所示：
EMI滤波器的技术参数及测试方法
EMI滤波器的技术参数及测试方法(2008-04-25 12:04:06)标签：maikr杂谈2008-04-03EMI滤波器的技术参数及测试方法主要技术参数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。
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<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。
图5给出一条典型曲线。
由力疔见，该产品可将1MHz～30MHz的噪声电压衰减65dB。
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。
需要指出，额定电流还与环境温度TA有关。
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EMI 电源滤波器插入损耗测试
一、实验目的
掌握EMI 电源滤波器共模与差模等效原理，了解矢量网络分析仪的工作原理，并熟练掌握仪器的基本操作流程，深刻理解屏蔽、接地、滤波在工程设计实践中的相互关系。
二、实验原理
插入损耗是指电路中接入滤波器网络前后，由噪声源产生的干扰消耗在同一负载上的功率之比，用分贝值表示，即：
式中，P1和U1分别表示当EMI 滤波器滤波器未插入前，从噪声源传递到负载的功率和电压；P2和U2分别表示当EMI 滤波器滤波器接入后，从噪声源传递到负载的功率和电压。
利用矢量网络分析仪测试时，插入损耗
测量原理图如图1所示。
()()101/2201/2?IL log P P log U U ==
共模插入损耗测试原理 差模插入损耗测试原理
三、实验仪器
1.矢量网络分析仪
2.EMI 滤波器插入损耗测试夹具
3.测试电缆及附件
4.被测滤波器样件
5.滤波器型号：TF-1E0AM-6A
6.A4纸若干
四、实验内容及步骤
(一) 滤波器插入损耗测试 1．首先对矢网进行校准。
2．按照测试原理图，正确搭建插入损耗测试系统，分别测量直通时（不加滤波器），共模/差模测试状态下，在100KHz~50MHz 范围内，系统的插损，要
EMI 滤波器
信号发生器
接收机
50Ω
50Ω
50Ω
50Ω
E
L
L
N
N
EMI 滤波器
信号发生器
接收机
50Ω
50Ω
E L
L N
N
求保存S21参数曲线，标记至少10个频点，并记录数据。
3．按原理图安装好受试滤波器样件。
注意，确认引线连接的共模状态和差模状态，并要求滤波器外壳良好接地，同时注意滤波器的输入输出分别与矢网的port1和port2连接。
4．将夹具设定在共模工作状态下，从矢量网络分析仪上读取S21参数曲线，保存曲线图并记录至少10个频点处的数据；切换至差模工作状态再次测试，并记录数据。
(二)滤波器安装使用状态对插入损耗的影响
1、滤波器接地状态对插入损耗的影响
在共模测试状态下，改变滤波器接地状态，通过矢量网络分析仪测量得到其插入损耗曲线，与（一）中结果对比，并分析其原因。
2、滤波器输入输出屏蔽隔离对插入损耗的影响
分别在共模和差模测试状态下，去掉测试夹具中间的隔离挡板，并盖好盖板，通过矢量网络分析仪测量其插入损耗，与（一）中结果对比，并分析其原因。
五、实验数据处理
插入损耗测试数据记录（差模）
插入损耗测试数据记录（共模）
图中曲线 1：共模直通；2：共模不接地；3：共模不加隔板；4：共模加滤波器；5：差模直通；6：差模不加隔板；7：差模加滤波器。
六、实验结果分析
1.测试中（共模）改变滤波器接地状态，观察插入损耗的变化情况，并分析其原因。
答：滤波器不接地（垫一张A4纸）后，插入损耗明显变小，即滤波器滤掉的干扰信号变少，因为不接地后，相当于切断了共模信号的回路，使得更多的共模干扰信号夹在负载两端，插入损耗自然就变小了。
2.测试中改变测试夹具中滤波器的输入/输出屏蔽隔离状态，观察分析插入损耗变化，以及与频率的关系；
答：去掉隔板以后，在频率较低时插入损耗基本上没什么变化，但是在频率较高时插入损耗明显变小。
在频率较低时，输入输出线之间耦合非常小，干扰信号都被滤波器过滤掉了；频率较高时，输入输出线之间的耦合就非常严重，线间耦合的干扰信号依然能传到负载端，所以频率较高时插入损耗会变小。
3.滤波器插入损耗曲线与理想低通滤波器插损曲线有什么异同？并进行分析。
答：一个理想的低通滤波器能够完全剔除高于截止频率的所有频率信号并且低于截止频率的信号可以不受影响地通过。
七、感想体会。