电源干扰

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抑制开关电源电磁干扰的措施

抑制开关电源电磁干扰的措施

抑制开关电源电磁干扰的措施开关电源存在着共模干扰和差模干扰两种电磁干扰形式。

根据上篇分析的电磁干扰源,结合它们的耦合途径,可以从EMI 滤波器、吸收电路、接地和屏蔽等几个方面来抑制干扰,把电磁干扰衰减到允许限度之内。

1.交流输入EMI 滤波器滤波是一种抑制传导干扰的方法,在电源输入端接上滤波器可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害,也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。

电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。

电源进线端通常采用如图1 所示的EMI 滤波器电路。

该电路可以有效地抑制交流电源输入端的低频差模骚扰和高频段共模骚扰。

在电路中,跨接在电源两端的差模电容Cx1、Cx2 (亦称X 电容)用于滤除差模干扰信号,一般采用陶瓷电容器或聚脂薄膜电容器,电容值通常取0.1~ 0. 47F。

而中间连线接地的共模电容Cy1和Cy2 (亦称Y 电容)则用来短路共模噪声电流,取值范围通常为C1=C2 # 2200 pF。

抑制电感L1、L2 通常取100~ 130H,共模扼流圈L 是由两股等同并且按同方向绕制在一个磁芯上的线圈组成,通常要求其电感量L#15~ 25 mH。

当负载电流渡过共模扼流圈时,串联在火线上的线圈所产生的磁力线和串联在零线上线圈所产生的磁力线方向相反,它们在磁芯中相互抵消。

因此,即使在大负载电流的情况下,磁芯也不会饱和。

而对于共模干扰电流,两个线圈产生的磁场是同方向的,会呈现较大电感,从而起到衰减共模干扰信号的作用。

2.利用吸收电路开关电源产生EMI 的主要原因是电压和电流的急剧变化,因而需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率( du/ dt 和di/ dt )。

采取吸收电路能够抑制EMI,其基本原理就是在开关关断时为其提供旁路,吸收积蓄在寄生分布参数中的能量,从而抑制干扰的发生。

可以在开关管两端并联如图2( a)所示的RC 吸收电路,开关管或二极管在开通和关断过程中,管中产生的反向尖峰电流和尖峰电压,可以通过缓冲的方法予以克服。

开关电源传导干扰分析与整改

开关电源传导干扰分析与整改

开关电源传导干扰分析与整改开关电源是现代电子设备中广泛应用的一种电源类型。

开关电源具有效率高、体积小、重量轻等优点,已经成为现代电子设备的首选电源类型。

然而,开关电源也存在一定的问题,其中传导干扰问题是一个需要重视的问题,下面我们来谈谈开关电源传导干扰分析与整改的问题。

1、开关电源的传导干扰问题开关电源通过高频开关管使AC电源变成高频交流电源,再通过整流、滤波、稳压等电路将高频交流电源变成DC电源,这个过程中,电路中的开关管、滤波电容、稳压电路等部件会产生电磁干扰,干扰的频率范围大致在几十kHz到几百MHz之间,这些干扰信号会以电磁波的形式传播到其他电路中,从而影响电路的正常工作。

传导干扰主要是通过电源线、信号线等物理连接传播的,对同一信号线上的电路产生干扰,影响信号的传输质量,甚至影响电路的工作稳定性。

同时,也会通过制成工艺、线路布局等方式产生辐射干扰,对周围的其他电路产生干扰。

2、开关电源传导干扰的来源(1)开关管开关电源中的开关管是主要产生传导干扰的元件之一,开关管在工作时会产生大量的高频脉冲信号,这些脉冲信号会通过电源线、信号线等物理连接透传到其他电路中,引起电路的干扰。

(2)电容开关电源中的滤波电容和稳压电容也会产生较强的传导干扰信号,电容充放电时会产生电流脉冲,这些脉冲又会产生磁场和电场,从而影响周围电路的稳定性。

(3)线路布局线路布局的不合理也是开关电源产生传导干扰的原因之一,线路长度过长,线路走向交错等都会导致干扰的产生和传输。

3、开关电源传导干扰的整改措施(1)优化开关管的选择开关电源的开关管是干扰主要源之一,优化选择开关管可以减少干扰的产生。

例如采用低压降MOSFET、反平行二极管、优化的开关频率等方式可以有效减少开关管产生的干扰。

(2)采用滤波器和稳压器开关电源中采用滤波器和稳压器,可以有效地减少电容充放电产生的干扰信号。

滤波器和稳压器可以将高频脉冲信号转换为连续的直流电源,在一定程度上减小了干扰的传输。

开关电源产生干扰的四条主要原因

开关电源产生干扰的四条主要原因

开关电源产生干扰的四条主要原因1.开关电源本身的电磁干扰:开关电源采用高频开关器件进行开关操作,这会引起较高频率的电流和电压波形,并产生大量的电磁噪声。

这些高频噪声会通过电源线、输入滤波器和输出滤波器等途径进入其他电路和设备,引起干扰。

2.输入电源的电磁干扰:不同的设备可能共享相同的输入电源线路,当一个设备使用开关电源时,其产生的高频电磁噪声会通过共享的电源线路传播给其他设备,从而对它们产生干扰。

3.输出线路干扰:开关电源输出端连接的电源线路和负载线路也可能成为干扰源。

由于开关电源的开关操作会引起电流和电压的突变,这可能会在输出线路中产生较大的尖峰电流和瞬时电压斜率,同时伴随着较高频率的电流波形,进而对连接的负载产生干扰。

4.开关电源引起的电磁互感干扰:由于开关电源中的高频开关操作,其导线和电感元件之间会产生一定强度的电磁场。

当这些元件和其他线路或元件之间存在电磁耦合时,会发生电磁互感干扰。

这种耦合可能发生在电源线、输出线路和周围环境中,通过干扰线路中的电感元件或导线,引起其上产生的感应电流或感应电压,从而产生干扰。

为了减少开关电源产生的干扰,可以采取以下措施:1.优化开关电源的设计:通过合理选择高频开关器件和合适的电源变压器,以减少开关操作时产生的电磁噪声。

2.加强输入滤波:在开关电源的输入端添加滤波电路,能够有效滤除输入电源中的高频噪声,减少其对其他设备的干扰。

3.加强输出滤波:在开关电源的输出端添加输出滤波器,可以滤除输出线路中的高频噪声和尖峰电流,减少对连接设备的干扰。

4.电磁屏蔽措施:对开关电源所在的外壳进行屏蔽处理,防止其产生的电磁辐射波传播到周围环境中。

总之,开关电源产生的干扰主要与其本身设计和工作原理有关,通过合理设计、滤波和屏蔽措施,可以有效减少这些干扰,并保证设备的正常运行。

开关电源中的干扰

开关电源中的干扰

开关电源中的干扰一.电源线噪声电网中各种用电设备产生的电磁骚扰沿着电源线传播所造成的,电源线的噪声分为两大类:共模干扰和差模干扰。

1.共模干扰(Common-mode Interference):两导线上的干扰电流振幅相等,而方向相同者称为共模干扰。

(任何载流体与地之间不希望有的电位)共模干扰的消除共模扼流圈工作原理如下:共模扼流圈当电路中的正常电流通过时,电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消,此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当共模电流流过线圈时,由于共模电流的同向性,会在线圈类产生同向的磁场而增大线圈的阻抗,使线圈表现为高阻抗,产生较强的阻尼效果,以此衰减共模电流达到滤波的目的。

共模电容的工作原理和差模电容的工作原理是一致的,都是利用电容的高频低阻性,使高频干扰电路短路,而低频时电路不受任何影响。

只是差模电容是两极之间短路,而共模电容是线对地短路。

消除共模干扰的方法包括:(1).采用双绞线并有效接地。

(2).强电场的地方还需要采用度锌管屏蔽。

(3).布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线。

(4).不要和电控所共用同一个电源。

(5).采用线形稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)(6).采用差分式电路2.差模干扰(Differential-mode Interference):两导线上的干扰电流,振幅相等,方向相反称为差模干扰。

(任何两个载流体之间不希望有的电位差)(电容C的容量范围大致是2200pF-0.1uF,为减小漏电流,电容量不宜超过0.1uF)差模干扰的消除当干扰信号频率越高时,Zc越小,效果越明显,而低频时电路不受任何影响。

(电容C的容量大致是0.01-0.47uF)任何电源线上传导干扰信号,均用差模和共模信号来表示,差模干扰在两导线之间传输,属于对称性干扰;共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,一般指在两根信号线上产生的幅值相等,相位相同的噪声,属于非对对称性干扰。

电源噪声干扰情况原因分析及消噪方法解决

电源噪声干扰情况原因分析及消噪方法解决
图 1器模型 4.2.2 组合滤波器电路电路
图 3 组合滤波器电路 根据要求插入损耗,可求出滤波电路的LCM、LDM、Cx、Cy 的值。如果 单环电路的插入损耗不能满足要求时,应该选择双环电路。 4.2.3 交流三相滤波电路 交流三相滤波电路又分为三相三线制和三相四线制两种。 典型的单环三相三线制滤波电路如图4所示;典型的双环三相三线制滤波电路 如图5所示。
图8直流滤波电路 显然,这是一个共模扼流圈的典型单环滤波电路。根据电路特点,它只适用于 直流输出端对地对称的电源电路。 如果直流输出是非对地对称电路,则只能采用图9所示的电路。该电路为采用 二级差模电感电路。如果插入损耗允许,当然也可采用一级差模电感电路。
图9二级 π 型滤波器 4.2 AC 电网常用 EMI 滤波器 4.2.1 差模滤波电路 由于开关电源的开关频率谐波噪声源阻抗为低阻抗,所以与之相对应的滤波器 输出端应是高阻抗串联大电感LDM。 AC电网火线和零线之间是低阻抗,所以与之对应的滤波器输入端也应是高阻 抗串联大电感LDM。如果想再进一步抑制差模噪声,可以在滤波器输入端并 接线间电容CX1,条件是它的阻抗要比AC电网火线、零线之间的阻抗还要 低得多。 开关电源工频谐波噪声源阻抗是高阻抗,所以与之相对应的滤波器输出端应是 低阻抗并联大电容CX2。
可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化。其中也包括电压变化、 频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等,电源干扰的类型如下表所 示。[/B] 表 1-1 开关电源外部干扰类型表 序号 干扰类型 典型的起因 1 跌落 雷击;重载接通;电网电压低下 2 失电 恶劣的气候;变压器故障;其他原因的故障 3 频率偏移 发电机不稳定;区域性电网故障 4 电气噪声 雷达;无线电讯号;电力公司和工业设备的飞弧;转换器和逆变器 5 浪涌 突然减轻负载;变压器的抽头不恰当 6 谐波失真 整流;开关负载;开关型电源;调速驱动 7 瞬变 雷击;电源线负载设备切换;功率因素补偿电容切换;空载电动机的断开 在表 1-1 中的几种干扰中,能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工 作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波,而静电放电等干扰只要电源设备 本身不产生停振、输出电压跌落等现象,就不会造成因电源引起的对用电设备 的影响。[/B] 三.抑制干扰的一些措施抑制电磁干扰应该从骚扰源、传播途径和受扰设备人手。 首先应该抑制骚扰源,直接消除干扰原因;其次是消除骚扰源和受扰设备之间 的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径;第三是提高受扰设备的抗扰能力, 减低其对噪声的敏感度。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。 3.1 屏蔽采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰,即用电导率良 好的材料对电场进行屏蔽,用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。 3.2 接地所谓接地,就是在两点间建立传导通路,以便将电子设备或元器件连接 到某些叫作“地” 的参考点上。接地是开关电源设备抑制电磁干扰的重要方法, 电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。在电路系统设计中应遵循 “一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过 该环路时将产生磁感应噪声。实际上很难实现“一点接地”,因此,为降低接地阻 抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导电平面作为参

电源的抗干扰原理

电源的抗干扰原理

电源的抗干扰原理
电源的抗干扰原理是指电源设备能够有效地抵御外界干扰对电流和电压的影响。

主要包括以下几个方面的原理:
1. 电源设计和布线。

电源的设计和布线应遵循一定的规范和标准,以减少电源本身产生的干扰和传输过程中的损耗。

例如,使用合适的材料和绝缘层,合理设置地线和屏蔽罩等,可以有效地减少电源本身的电磁辐射和信号串扰。

2. 滤波和去耦。

电源会通过滤波电路和去耦电容器来滤除供电电源中的高频噪声和谐波。

这些电路和电容器可以将高频干扰转化为热能,从而保证供电电源的纯净度和稳定性。

3. 稳压与维稳。

电源中的稳压电路能够抵消电压波动引起的干扰,并确保输出电压的稳定性。

同时,维稳回路还能对电流波动进行监测和控制,使其保持恒定。

4. 屏蔽和隔离。

电源设备通常会采用屏蔽罩、金属壳体等结构,在外界干扰源和输出端之间建立电磁屏蔽和物理隔离,阻隔外界干扰信号的传播。

5. 接地和防静电。

电源设备需要合理接地,确保良好的接地电阻,避免静电积累和产生放电现象。

通过防静电设计,还可以减少静电干扰产生的电流、电压等干扰信号。

6. 合理的电源选择。

根据不同的应用环境和要求,选择与之匹配的电源设备。

例如,对于有较高抗干扰要求的场合,可以选
择带有抗干扰功能的电源产品。

综上所述,电源的抗干扰原理主要包括电源设计和布线、滤波和去耦、稳压与维稳、屏蔽和隔离、接地和防静电、合理的电源选择等措施。

这些措施的综合应用可以有效地提高电源设备的抗干扰能力,确保稳定的供电质量。

解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施

解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施

解析几种有效的开关电源电磁干扰的抑制措施
有效的开关电源电磁干扰抑制措施包括:
1. 选择合适的滤波器:在开关电源输入端、输出端以及变压器绕组的附近安装滤波器,可以有效滤除高频噪声和突变噪声,减少电磁辐射。

2. 使用磁性材料:在开关电源变压器绕组的附近使用磁性材料,如铁氧体、铁氟龙等,可以有效吸收和屏蔽电磁干扰。

3. 地线布局:合理布置地线,减少电磁干扰。

不同元器件的地线要分开布局,避免共
用一个接地点。

4. 合理选择元器件:选择低电阻、低电感、低容值的元器件,减少电路中的谐振,降
低电磁干扰。

5. 优化电路设计:合理布局和连接元器件,减少信号回路,增加信号路径的隔离,减
少电磁干扰。

6. 使用屏蔽材料:在开关电源敏感部分使用屏蔽材料,如铝箔、铁氧网、铜网等,将
电磁辐射封锁在内部。

7. 设计良好的接地系统:确保良好的接地系统,包括减少接地回路的电阻,建立良好
的接地连接。

8. 符合电磁兼容性标准:在设计和生产过程中遵循电磁兼容性标准,如EMC(电磁兼容性)标准,确保产品符合相关电磁干扰限制。

以上是一些常见的有效的开关电源电磁干扰抑制措施,根据具体的应用场景和需求,还可以采取其它的措施来减少电磁干扰的影响。

开关电源共模干扰测试方法__概述说明

开关电源共模干扰测试方法__概述说明

开关电源共模干扰测试方法概述说明1. 引言1.1 概述在现代电子设备中,开关电源广泛应用于各类电子产品的电源供给。

然而,开关电源具有高效、小体积等诸多优点的同时,也会带来一些问题,其中之一就是共模干扰。

共模干扰是指由开关电源内部产生的噪声信号通过其输出端口进入其他部分电路或系统中,对正常信号造成干扰。

共模干扰的传导路径主要有三种:功率线传导、地线传导和空气传导。

它会引起其他设备的故障、通讯信号质量下降等问题,严重影响了系统性能和稳定性。

因此,在设计和使用开关电源时,需要测试和评估其共模干扰水平。

本文将介绍一种有效的开关电源共模干扰测试方法,并详细说明测试方法的原理和步骤,以便工程师们在实际工作中能够准确评估开关电源的共模干扰水平,并采取相应措施进行干扰抑制与改善。

1.2 文章结构本文总计分为五个章节。

除了引言外,还包括“2. 开关电源共模干扰测试方法”、“3. 实验设计与操作注意事项”、“4. 结果分析与讨论”和“5. 总结与展望”五个部分。

在第二章中,将定义和背景介绍开关电源共模干扰,并对其理论基础进行详细解释。

同时,我们还将提供一套完整的测试步骤,帮助读者了解如何准确地进行开关电源共模干扰测试。

第三章将重点介绍实验设计的重要性,并给出一些建议的实验方案。

此外,会列举所需实验设备和工具,并提示操作时需要注意的事项,以保证实验结果的准确性和可靠性。

第四章将对测试所得数据进行收集、整理,并进行结果解读与分析。

进一步讨论开关电源共模干扰测试方法的优缺点,为后续改进提供参考依据。

最后,在第五章中,我们将对全文内容进行总结,并展望未来研究方向。

同时也指出本文存在的局限性及需要进一步探索的问题,以拓展开关电源共模干扰研究领域。

1.3 目的本文旨在提供一种全面而有效的开关电源共模干扰测试方法。

通过概述、定义和背景介绍、理论基础、测试步骤等方面的内容,帮助读者了解开关电源共模干扰的相关知识,掌握相应的测试方法,并能够在实际工作中评估开关电源的共模干扰水平。

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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。

电源噪声,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、随机性强,对微机和数字电路易产生严重干扰。

根据传播方向的不同,电源噪声可分为两大类:①.一类是从电源进线引入的外界干扰;②.一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。

从形成特点看,噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。

①.串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声。

②.共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。

二.开关电源的干扰开关电源属于强干扰源,其本身产生的干扰直接危害着电子设备的正常工作。

因此,抑制开关电源本身的电磁噪声,同时提高其对电磁干扰的抗扰性,在设计和开发过程中需要特别的关注。

开关电源的干扰一般分为两大类:一是开关电源内部元器件形成的干扰;二是由于外界因素影响而使开关电源产生的干扰。

2.1内部元器件干扰开关电源产生的EMI主要是由基本整流器产生的高次谐波电流干扰和功率变换电路产生的尖峰电压干扰。

①.基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。

这是因为工频交流正弦波通过整流后不再是单一频率的电流,而变成一直流分量和一系列频率不同的谐波分量,谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰,使前端电流发生畸变,一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变,另一方面通过电源线产生射频干扰。

②.功率变换电路是开关稳压电源的核心。

产生这种脉冲干扰的主要元件为:a.开关管。

开关管及其散热器与外壳和电源内部的引线间存在分布电容,当开关管流过大的脉冲电流(大体上是矩形波)时,该波形含有许多高频成份;同时,开关电源使用的器件参数如开关功率管的存储时间,输出级的大电流,开关整流二极管的反向恢复时间,会造成回路瞬间短路,产生很大短路电流,另外,开关管的负载是高频变压器或储能电感,在开关管导通的瞬间,变压器初级出现很大的涌流,造成尖峰噪声。

b.高频变压器。

开关电源中的变压器,用作隔离和变压,但由于漏感的原 因,会产生电磁感应噪声;同时,在高频状况下变压器层间的分布电容会将一次侧高次谐波噪声传递给次级,而变压器对外壳的分布电容形成另一条高频通路,使变压器周围产生的电磁场更容易在其他引线上耦合形成噪声。

c.整流二极管。

整流二极管二次侧整流二极管用作高频整流时,由于反向恢复时间的因素,往往正向电流蓄积的电荷在加上反向电压时不能立即消除(因载流子的存在,还有电流流过)。

一旦这个反向电流恢复时的斜率过大,流过线圈的电感就产生了尖峰电压,在变压器漏感和其他分布参数的影响下将产生较强的高频干扰,其频率可达几十MHz。

d.电容、电感器和导线。

开关电源由于工作在较高频率,会使低频元件特性发生变化,由此产生噪声。

2.2外部干扰开关电源外部干扰可以以“共模”或“差模”方式存在。

干扰类型可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化。

其中也包括电压变化、频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等,电源干扰的类型如下表所示。

表错误!未定义书签。

-1 开关电源外部干扰类型表序号干扰类型典型的起因1 跌落雷击;重载接通;电网电压低下2 失电恶劣的气候;变压器故障;其他原因的故障3 频率偏移发电机不稳定;区域性电网故障4 电气噪声雷达;无线电讯号;电力公司和工业设备的飞弧;转换器和逆变器5 浪涌突然减轻负载;变压器的抽头不恰当6 谐波失真整流;开关负载;开关型电源;调速驱动7 瞬变雷击;电源线负载设备切换;功率因素补偿电容切换;空载电动机的断开在表1-1中的几种干扰中,能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波,而静电放电等干扰只要电源设备本身不产生停振、输出电压跌落等现象,就不会造成因电源引起的对用电设备的影响。

三.抑制干扰的一些措施抑制电磁干扰应该从骚扰源、传播途径和受扰设备人手。

首先应该抑制骚扰源,直接消除干扰原因;其次是消除骚扰源和受扰设备之间的耦合和辐射,切断电磁干扰的传播途径;第三是提高受扰设备的抗扰能力,减低其对噪声的敏感度。

常用的方法是屏蔽、接地和滤波。

3.1屏蔽采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰,即用电导率良好的材料对电场进行屏蔽,用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。

3.2接地所谓接地,就是在两点间建立传导通路,以便将电子设备或元器件连接到某些叫作“地”的参考点上。

接地是开关电源设备抑制电磁干扰的重要方法,电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。

在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则,如果形成多点接地,会出现闭合的接地环路,当磁力线穿过该环路时将产生磁感应噪声。

实际上很难实现“一点接地”,因此,为降低接地阻抗,消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地,利用一个导电平面作为参考地,需要接地的各部分就近接到该参考地上。

为进一步减小接地回路的压降,可用旁路电容减少返回电流的幅值。

在低频和高频共存的电路系统中,应分别将低频电路、高频电路、功率电路的地线单独连接后,再连接到公共参考点上。

3.3滤波滤波是抑制传导干扰的有效方法,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。

EMI滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元,可以抑制来自电网的干扰对电源本身的侵害,也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。

在滤波电路中,还采用很多专用的滤波元件,如穿心电容器、三端电容器、铁氧体磁环,它们能够改善电路的滤波特性。

恰当地设计或选择滤波器,并正确地安装和使用滤波器,是抗干扰技术的重要组成部分。

四.电磁干扰滤波器电磁干扰滤波器也称为EMI 滤波器,它对串模、共模干扰都起到抑制作用,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、测控系统等领域。

4.1直流电网电磁干扰滤波器4.1.1类型4.1.2 基本电路图4-1:简易式单级EMI滤波器电路在图4-1中,该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端,使用时外壳应接通大地。

电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。

L对串模干扰不起作用,但当出现共模干扰时,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,故称作共模扼流圈。

它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上,当有电流通过时,两个线圈上的磁场就会互相加强。

需要指出,当额定电流较大时,共模扼流圈的线径也要相应增大,以便能承受较大的电流。

此外,适当增加电感量,可改善低频衰减特性。

C1和C2采用薄膜电容器,容量范围大致是0.01μF~0.47μF,主要用来滤除串模干扰。

C3和C4跨接在输出端,并将电容器的中点接地,能有效地抑制共模干扰。

C3和C4亦可并联在输入端,仍选用陶瓷电容,容量范围是2200pF~0.1μF。

为减小漏电流,电容量不得超过0.1μF,并且电容器中点应与大地接通。

C1~C4的耐压值均为630VDC或250V AC。

图4-2.两级复式EMI滤波器电路两级复式EMI滤波器电路效果比图一效果更佳。

4.1.3 EMI滤波器在开关电源中的应用为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器,典型电路图4-3所示。

图(a)与图(b)中的电容器C能滤除串模干扰,区别仅是图(a)将C接在输入端,图(b)则接到输出端。

图(c)、(d)所示电路较复杂,抑制干扰的效果更佳。

图(c)中的L、C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4滤除串模干扰。

R为泄放电阻,可将C3上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性;断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。

图(d)则是把共模干扰滤波电容C3和C4接在输出端。

图4-3. EMI滤波器典型应用EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。

图4中曲线a为加EMI滤波器时开关电源上0.15MHz~30MHz传导噪声的波形(即电磁干扰峰值包络线)。

曲线b是插入如图3(d)所示EMI滤波器后的波形,能将电磁干扰衰减50dBμV~70dBμV。

显然,这种EMI滤波器的效果更佳。

4.1.4直流EMI滤波器为了抑制开关电源对其电流负载产生共模、差模干扰,开关电源直流输出端往往使用直流EMI滤波器,它的典型电路如图8所示。

图8直流滤波电路显然,这是一个共模扼流圈的典型单环滤波电路。

根据电路特点,它只适用于直流输出端对地对称的电源电路。

如果直流输出是非对地对称电路,则只能采用图9所示的电路。

该电路为采用二级差模电感电路。

如果插入损耗允许,当然也可采用一级差模电感电路。

图9二级π型滤波器4.2AC电网常用EMI滤波器4.2.1差模滤波电路由于开关电源的开关频率谐波噪声源阻抗为低阻抗,所以与之相对应的滤波器输出端应是高阻抗串联大电感LDM。

AC电网火线和零线之间是低阻抗,所以与之对应的滤波器输入端也应是高阻抗串联大电感LDM。

如果想再进一步抑制差模噪声,可以在滤波器输入端并接线间电容CX1,条件是它的阻抗要比AC电网火线、零线之间的阻抗还要低得多。

开关电源工频谐波噪声源阻抗是高阻抗,所以与之相对应的滤波器输出端应是低阻抗并联大电容CX2。

图1 共模滤波器模型图2 完整的差模滤波器模型4.2.2组合滤波器电路电路图3 组合滤波器电路根据要求插入损耗,可求出滤波电路的LCM、LDM、Cx、Cy的值。

如果单环电路的插入损耗不能满足要求时,应该选择双环电路。

4.2.3交流三相滤波电路交流三相滤波电路又分为三相三线制和三相四线制两种。

典型的单环三相三线制滤波电路如图4所示;典型的双环三相三线制滤波电路如图5所示。

图4 单环三相三线制滤波电路图5 双环三相三线制滤波电路比较图4三相中的每一相电路即每相对地电路和典型单相电路就不难发现,其共模电路三相采用π型电路,单相采用L型电路;而差模电路三相的输出端有Cx电容,单相的输出端无Cx电容。

对比双环单相和三相三线制滤波电路(图5)不难发现,三相中的每一相电路和单相电路完全一样。

典型单环有差模电感的三相三线制滤波电路如图6所示。

大家可以和单环有差模电感的单相滤波电路相比较。

典型的单环三相四线制滤波电路如图7所示。

图6单环有差模电感三相三线制滤波电路图7单环三相四线制滤波电路比较三相中的每一相电路即每相对中线电路和单相电路,同样差模电路三相的输出端有Cx电容。

对地的共模电路三相采用π型电路,但区别的是Cy电容对每相来讲是公用的。

4.3 选择滤波器的注意点明确工作频率和所要抑制的干扰频率,如两者非常接近,则需要应用频率特性非常陡峭的滤波器,才能把两种频率分开;保证滤波器在高压情况下能够可靠地工作;滤波器连续通以最大额定电流时,其温升要低,以保证在该额定电流连续工作时,不破坏滤波器中元件的工作性能;为使工作时的滤波器频率特性与设计值相符合,要求与它连接的信号源阻抗和负载阻抗的数值等于设计时的规定值:滤波器必须具有屏蔽结构,屏蔽箱盖和本体要有良好的电接触,滤波器的电容引线应尽量短,最好选用短引线低电感的穿心电容;要有较高的工作可靠性,因为作防护电磁干扰用的滤波器,其故障往往比其他元器件的故障更难找。

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