EMI滤波器的防护设计.ppt

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1、EMI滤波器的防护设计滤波器电源滤波器信号滤波器电源线上既有mV级骚扰电压,也有数百,上千伏瞬态骚扰(其中,浪涌,电快速瞬变脉冲群占88.5%,电压跌落占11%,电压中断占0.5%),特别是对敏感设备,会造成直接影响.是45%计算机丢失数据和发生故障的主要原因.电子设备含有CPU,开关电源,可控硅,变频调速,马达,继电器等时,也会对外界产生骚扰电源线滤波器电源滤波器是由电感、电容和电阻构成，允许直流或50Hz的电流通过，对频率较高的干扰信号有较大衰减，即低通高阻。一般选用实用滤波器主要从三个方面考虑：电流/电压、插入损耗、结构尺寸。电源滤波器的原理电源滤波器信号滤波器电源PC

2、B切断干扰沿电源线或信号线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的辐射和干扰防护。滤波器的作用共模电感差模电容共模电容电源滤波器的基本电路截止频率插入损耗额定工作电压、电流环境特性体积、重量漏电流电源滤波器的主要指标插入损耗3dB截止频率频率滤波器的截止频率截止频率的选择必须保证滤波器的通带覆盖功能性信号的带宽，保证设备的正常工作，同时最大限度的衰减干扰信号EMI电源滤波器插入损耗的计算方法插入损耗的定义经典的滤波器理论是以插入衰减理论为基础的滤波器设计方法，如转移函数表示一个端口的电压（电流）和另一端口的电压（或电流）之间的关系，以电压转移函数为例,当输出端开路时，电压转移函数定义

3、为:电压增益=V0(s)/VIN(s)电压衰减=VIN(s)/V0(s)但EMI电源滤波器对干扰噪声的抑制能力用插入损耗I.L（InsertionLoss）来衡量。插入损耗定义为，没有滤波器接入时，从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后，噪声源传输到负载的功率P2之比，用dB（分贝）表示。如我们采用A参数表示滤波器网络，A参数矩阵为：则所以EMI滤波器插入损耗和插入衰减的定义不同不能直接照搬,为此EMI滤波器的插入损耗需要重新推导。低频差模插入损耗的推导单环差模插入损耗双环差模插入损耗插入损耗的原理图电源滤波器一般常用的典型电路从以上对开关电源干扰的分析和实测的结果，都说

4、明开关电源的干扰频率和频域要比工频电源的频率50Hz～400Hz高得多和宽得多。因此，作为抑制干扰的电源滤波器应该是一个性能优良的低通滤波器，它只让工频通过，要抑制除工频外的一切无用或有害干扰频率，由于电路近似对称所以又具有双向抑制功能。根据抑制干扰的能力又分为一般性能和高性能两种电源滤波器。IL=20lg(v1/v2)滤波器V1V2同轴电缆同轴电缆同轴电缆滤波器的插入损耗滤波器插入损耗曲测试线增加差模扼流圈后的效果插入损耗的测量方法MIL-STD-220A或CISPR17出版物4.1提出的滤波器标准测量方法：1.共模插入损耗的典型测量方法根据插入损耗的定义，先要测量没有滤波

5、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50Ω上的电压V2，通过频谱分析仪将20log(V1/V2)随频率变化的结果显示在屏幕上或通过接口打印出来。注意测量时，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，同时也减少了测量次数。0.1Ω/100Ω及100Ω/0.1Ω阻抗测量方法上述测量方法又称为50Ω系统测量方法，即源和负载阻抗均在50Ω匹配的条件下测量，是目前许多滤波器制造商传统沿用的测量方法。在实际情况，由于源阻抗和负载阻抗（设备的阻抗）不可能是恒定的50Ω，所以实际获得的滤波器插入损耗特性与用50Ω系统测量获得的滤波器插

6、入损耗特性不会相同。为此，CISPR出版物4.2.2.2部分提出一种近似的方法，即0.1Ω/100Ω及100Ω/0.1Ω系统测量方法。见图5.59。Ly=0.3-38mH，Cy<0.1μF漏电流<3.5mALx=几十-几百μHCx<0.1FIL(dB)=20log(1+ZsZ1/Zt(Zs+Zl))IL（dB)=20log(1+100X600/0.08(100+600))=20log1072=61dBIL（dB)=20log(E1/E2)实际滤波器特性理想滤波器特性dBfHz电源线滤波器的特性CTL反源阻抗电路形式负载阻抗高C型、π型或多级π型高高Г型或多级Г型低低反

7、Г型或多级反Г型高低L型、T型多级T型低低通滤波器类型LCf1/（2π√LC）f0ZL实际电感理想电感单电感型滤波器单电容型滤波器ZC实际电容理想电容f引线长1.6mm的陶瓷电容器电容量谐振频率(MHZ)1F1.70.1F40.01F12.63300pF19.31100pF33680pF42.5330pF601/2LCCL插入损耗3dBL、C数值决定频率L、C个数决定截止频率越低，滤波器的体积越大，成本越高！影响滤波器特性的参数影响滤波器体积的主要因素：电感量、结构是否紧凑体积小的滤波器：截止