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    直流電源EMI濾波器的設計

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    2019-05-10 11:27:00 來源:萬正電源集團有限公司

    一、設計原則---滿足最大阻抗失配:


    插入損耗要盡可能增大,即盡可能增大信號反射。設電源輸出阻抗和與之端接濾波器輸人阻抗分別為ZO和ZI,根據信號傳輸理論,當ZO不等于ZI時,在濾波器輸入端口會發生反射,反射系數p=(ZO-ZI)/( ZO+ ZI)。顯然,ZO與ZI相差越大,p便越大,端口產生反射越大,EMI信號就越難通過。所以,濾波器輸入端口應與電源輸出端口處于失配狀態,使EMI信號F“生反射。同理,濾波器輸出端口應與負載處于失配狀態,使EMI信號產生反射。即濾波器設什應遵循下列原則:源內阻是高阻,則濾波器輸人阻抗就應該是低阻,反之亦然;負載是高阻,則濾波器輸出阻抗就應該是低阻,反之亦然。


    對于EMI信號,電感是高阻,電容是低阻,所以,電源EMI濾波器與源或負載端接應遵循下列原則:


    ①如果源內阻或負載是阻性或感性,與之端接濾波器接口就應該是容性;


    ②如果源內阻或負載是容性,與之端接濾波器接口就應該是感性;


    二、EMI濾波器網絡結構:


    EMI信號包括共模干擾信號CM和差模干擾信號DM,CM和DM分布如圖1所示。它可用來指導如何確定EMI濾波器網絡結構和參數。


    EMI濾波器基本網絡結構如圖2所示:


    上述4種網絡結構是電源EMI濾波器基本結構,但是在選用時,要注意以下問題:


    1、雙向濾波功能一電 網對電源、電源對電網都應該有濾波功能。


    2、能有效地抑制差模干擾和共模干擾一工 程設計中重點考慮共模干擾抑制。


    3、最大程度地滿足阻抗失配原則。


    幾種實際使用電源EMI濾波器網絡結構如圖3所示。


    三、電源EMI濾波器參數確定方法:


    a)放電電阻取值在允許情況下,電阻取值要求越小越好,需要考濾以下情況:


    第一,電阻要求采用二級降額使用,保證可靠性。降額系數為0.75V, 0.6W。根據歐姆定律可求出n>(0.75Ve)2106Pe)。


    第二,經過雷擊浪涌后有殘圧,其瞬吋值一般在1000V取值;其瞬時功率值不能超過額定功率值4倍,也可求出R>(Vcy)2/(4Pe)。兩者綜合考慮取R值, 一般情況下,電阻R取值為75-200K之間。功率為2-3W。金屬模電阻。


    b) Cx電容取值:


    在允許情況下,容量要求越大越好,其值很難確切地估算出來,-般情況下,要求取值在I-5uf之間(對每個電容)。 電容耐壓值必須經過雷擊浪涌后取值,有殘壓,其瞬時值一般在1000V/s時不損壞, 按二級降額原則選取,取值在275 V,頻率特性與電容取值有關,取值越小,頻率特性越好。


    c) Cy電容取值:


    在允許情況下,容量要求越大越好,其值很難確切地估算出來,但是不能太大,太大則漏電流較大,一般情況下,要求取值在2200-4700p之間(對每個電容)。電容耐壓值必須經過雷擊浪涌后取值,有殘壓,其瞬時值一般在1000V/S時不損壞,按二級降額原則選取,取值275 V,頻率特性與電容取值有關,取值越小,頻率特性越好。Cx電容和Cy電容 ,一般都是 通過較小電容并聯來滿足容量要求,這樣濾波器高頻特性好。


    d)電感取值:


    材料選取原則一從以下幾個方面考慮: 第一, 磁芯材料頻率范圍要寬,要保證最高頻率在1GHz,即在很寬頻率范圍內有比較穩定磁導率。第二,磁導率高,但是在實際中很難滿足這一要求,所以,磁導率往往是分段考慮。磁芯材料-般是鐵氧體。電感量估算一考 慮阻抗和頻率。共模扼流圈取值1.5-5 mH,差模扼流圈取值為10-50uH。


    四、直流電源EMi濾波器安裝要求:


    濾波器對電磁F擾抑制作用不僅取決于濾波器本身設計和它實際工作條件,而且在很大程度上還取決于濾波器安裝情況。

    濾波器引線與安裝位置也是很重要問題。這是考慮到電源線除了沿電源線傳導時會傳輸電磁干擾外,還會在傳輸過程中將電磁干擾輻射出去,對附近敏感電路(或設備造成輻射耦合。因此必須考慮濾波器輸人線和輸出線之間不存在耦合,否則會導致濾波器性能下降。為此,濾波器輸人線最好不直接引人設備內部,而是經過濾波之后才進入設備內部,利用設備機殼自然屏蔽作用,把電源產生輻射場排除在設備外部。電源輸人線不要過長。濾波器安裝位置要緊靠電源人口。


    濾波器輸入線和輸出線不要靠得太近。濾波器要良好接地,并且不能單根線按地,要與金屬機殼大面積接觸。


    濾波器引腳或引線要盡可能短。


    濾波器如果要和其它電路相連接,最好用接插件。


    五、總結:


    1、濾波器金屬外殼與機箱殼必須保證良好接觸,并將接地線接好;


    2、濾波器輸人線、輸出線必須有一定距離 ,避免濾波器性能下降;


    3、濾波器連線以選用雙絞線為佳,可以消除部分高頻干擾;


    4、濾波器安裝位置應首選在電源入口處,以縮短輸入線在機箱內長度,減小輻射干擾;


    5、濾波器選用主要考慮其插人損耗,生產廠商所給出曲線-般取自500系統測試結果,而實際應用系統一般不在50Q, 插人損耗會有一些偏差,實際應用中電源濾波器是帶通濾波器,要注意高頻特性影響;


    6、濾波器選用第2點是要注意工作電壓,工作電流和漏電流,以免影響使用;


    7、濾波器低頻特性性能與體積有關,如果希望低頻性能好,一般以犧牲體積為代價。


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