EMI滤波器的作用和种类
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对于一个经过很好设计并且具有正确的屏蔽、接地措施的产品,任然会有传导干扰发射或传导干扰进入产品。当传导发射(CE)不合格时,由于天线效应,设备的辐射发射(RE)也可能不合格。为了满足 EMC 标准规定的CE和CS(传导敏感度)极限值要求,使用E MI 滤波器 是一种好方法。
通常采用某种形式的滤波以降低电源线及 信号线 的发射,滤波器衰减决定了源及负载 阻抗 。即若滤波器与源、负载阻抗不匹配,将会产生最小的传输信号(EMI)功率。另外还要考虑电磁干扰是共模还是差模。共模是指两导体上的对地参考噪声电压,差模是指一个导体相对另一个导体的电压,一般情况下两种电磁干扰都需要衰减。
●滤波器的作用
在电磁屏蔽技术中,任何直接穿透屏蔽体的导线都会造成屏蔽体的失效。在实际中,很多出现屏蔽问题的机箱(机柜)就是由于有导体直接穿过屏蔽而导致电磁兼容试验失败,这是缺乏电磁兼容经验的设计师感到困惑的典型问题之一。解决这个问题的有效方法之一是在 电缆 的端口处使用滤波器,滤除电缆上不必要的频率成份,既可以减小电缆产生的电磁辐射,也可以防止电缆上感应到的环境噪声传进设备内部。概括地说滤波器的作用是仅允许工作必须的信号频率通过,而对工作不必要的信号频率有很大的衰减作用,这样就使产生干扰的机会减小为最少。从电磁兼容的角度考虑,电源线也是一个穿过机箱的导体,它对设备电磁兼容性的影响与信号线是相同的。因此电源线上必须安装滤波器。特别是近年来 开关电源 广泛应用, 开关 电源的特征除了体积小、效率高、稳压范围宽外,强烈的电磁干扰发射也是一大特征,电源线上如果不安装滤波器,就没有可能满足电磁兼容的要求。
安装在电源线上的滤波器称为电源线干扰滤波器,安装在信号线上的滤波器称为信号线干扰滤波器。之所以这样划分,主要是两者除了都有对电磁干扰有足够大的抑制作用外,分别还有一些特殊的考虑:信号滤波器要考虑滤波器不能对工作信号有严重的影响,不能造成信号的失真。电源滤波器除了要保证满足滤波的要求外,还要注意当负载 电流 较大时, 电路 中 电感 不能发生饱和(导致滤波器性能下降)。
●干扰滤波器的种类
根据要滤除的干扰信号的频率与工作频率的相对关系,干扰滤波器有低通滤波器、 高通 滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等种类。
※低通滤波器
低通滤波器是最常用的一种,主要用在干扰信号频率比工作信号频率比工作信号频率高的场合,如在数字设备中,脉冲信号有丰富的高次谐波,这些高次谐波并不是电路工作所必需的,但它们却是很强的干扰源。因此在 数字电路 中,常用低通滤波器将脉冲信号中不必要的高次谐波滤除掉,而仅保留能够维持电路正常工作最低频率。
电源线滤波器即是低通滤波器,它仅允许50Hz的电流通过,对其它高频干扰信号有很大的衰减。常用的低通滤波器是用电感和 电容 组合而成的,电容并联在要滤波的信号线与信号地之间(滤除差模干扰电流)或信号线与机壳地或大地之间(滤除共模干扰电流)电感串联在要滤波的信号线上,按照电路结构分,有单电容型(C型)、单电感型、L型、反Г型、T型、π型。
※高通滤波器
高通滤波器用于干扰频率比信号频率低的场合,如在一些靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。
※带通滤波器
带通滤波器用于信号频率仅占较窄带宽的场合,如通信接收机的天线端口上要安装带通滤波器,仅允许通信信号通过。
※带阻滤波器
带阻滤波器用于干扰频率带宽较窄,而信号频率较宽的场合,如距离大功率电台很近的电缆端口处要安装带阻频率等于电台发 射频 率的带阻滤波器。
●电源线滤波器的主要指标
在选用电源线滤波器时,应主要考虑几个方面的指标。首先是额定电压/额定电流;其次是插入损耗、泄漏电流(直流电源滤波器不考虑泄露电流的大小)、结构尺寸;最后是耐压 测试 。
由于滤波器内部一般是经过灌封处理的,因此环境特性不是主要问题。但是所使用的灌封材料和滤波 电容器 的温度特性对电源滤波器的环境特性有一定影响。
滤波器的体积主要是由滤波电路中的电感所决定,电感线圈的体积越大,滤波器的体积也越大。
●滤波器的安装注意事项
为减小接地 电阻 ,滤波器应安装在导电金属表面或通过编织接地带与接地点就近相连,避免细长接地导线造成较大的接低阻抗。