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《电磁兼容设计-抗emi滤波器设计与应用原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、1999年10月磁性材料及器件 ·23·X抗EMI滤波器设计与应用原理吴雪予(中国西南应用磁学研究所 四川绵阳 621000)(浙江天通电子股份有限公司 浙江海宁 314412)摘 要 铁氧体软磁材料用于电磁兼容性设计具有优良的电磁性能和价格优势。本文从噪声滤波器原型出发着重讨论了噪声滤波器设计和应用原理,简化和推导了扼流圈电感计算公式,提出了材料优值(K值)概念。作为实例,利用电感计算公式和材料K值曲线计算了几种管形磁心阻抗,结果与实测值相符。此外,文中提出了噪声失配概念作为噪声
2、滤波器(扼流圈)应用的理论基础。关键词 电磁干扰 电磁兼容(EMC)性 噪声滤波器 材料K值 噪声失配代表储能部分。R、XL都是频率的函数。图1 引言2是NiZn铁氧体磁心阻抗频率特性曲线。采由于诸如电脑以及移动电话之类的电用串联等效电路,扼流圈阻抗为子设备不断增加,科学、医疗、工业机器、机动运输设备点火装置对那些工作在其附近的电子设备的电磁干扰(EMI)已成为一种日益严重的环境污染。解决(降低)电磁污染或提高电子设备抗拒电磁污染能力的有效办法是采用电磁兼容性(EMC)设计。本文主要介绍在电磁兼容性设计中广
3、泛使用的图1 噪声滤波器原型噪声滤波器设计方法及应用原理。2 噪声滤波器原型噪声滤波器一般采用图1所示的结构。设S为源,ZA为源阻抗,则插入损耗由下式计算:LI=20lg[(ZA+ZB+ZF)ö(ZA+ZB)](1)式中,ZB为负载阻抗,ZF为铁氧体磁心电感22(扼流圈)阻抗,ûZFû=R+XL,XL=XL。铁氧体磁心阻抗是个复数,实部R由其"图2NiZn材料阻抗频率特性复数磁导率虚部L决定,代表磁心损耗部分;虚部XL由其复数磁导率实部L’决定,X收稿日期:1999204212©1995-2004Tsing
4、huaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·24·JMagnMaterDevicesVol30No5ZF=R+jXL,XL=XL,22ûZFû=R+XL可以看出,频率低于100MHz时扼流圈阻抗ZF主要由电感提供;频率高于100MHz之后,扼流圈阻抗中电抗分量下降,磁心损耗增加,扼流圈阻抗ZF主要由磁心有效电阻提供。图3 滤波器完整结构插损计算实例:为简单计,设源阻抗和式得负载阻抗都为18,即ZA=ZB=18,扼流圈L=LiL0(4)阻抗ZF=5008,
5、则滤波器插损:在工作频率足够低或者小于材料谐振LI=20lg[(1+1+500)ö(1+1)]=48(dB)频率的情况下,如果忽略磁心损耗,则磁心如果ZA、ZBnZF,上式可简化为在线路中提供的阻抗为LI=20lg[ZFö(ZA+ZB)]Z=XL=XLiL0=抗EMI滤波器通常具有低通特性,所以上4.6L2-9(5)0KNHln(Död)×10述简化符合实际情况。式中,K=XLi。为了使上式具有普遍性,即既可用于环形磁心也可用于组合磁心,我们3 扼流圈阻抗计算可以用磁心常数C1代入计算更加方便。环下面以单匝
6、管型磁心为基础首先推导形试样磁心常数为C1=2PöHln(Död),因一个扼流圈阻抗计算公式,然后,通过公式此,(5)式进一步变换为应用举例说明抗EMI器件设计计算的一般Z=XL=XLiL0=方法。4PKN2öC-9(CGS制)(6)1×103.1 单匝管型磁心Z=XL=XLiL0=扼流圈阻抗ZF由单匝磁管构成,图3为KL20NöC1(SI制)(7)滤波器完整结构。图中磁管作为电抗器(扼我们称K为材料阻抗优值。K作为扼流圈)对噪声提供抑制。设扼流圈低频损耗流圈阻抗系数只与磁心电磁品质有关。由可以忽略,则阻抗
7、(6)式或(7)式可方便地进行任何形状尺寸ZF=XL=2PfL闭路磁心扼流圈阻抗的快速计算。式中,L为磁心线圈电感量,f为噪声频率,3.2 磁心材料的K曲线通常用低通滤波器截止频率代入。磁性材料制造商一般都会给出材料的由空心线圈电感计算式:磁谱曲线(Li～f、tanDöLi～f曲线),由磁2-9L0=4.6L0NHln(Död)×10(2)谱曲线按式K=XLi可以作出各种磁心的得到带有磁心的线圈电感计算式:K曲线。作为例子,图4分别给出美国Stew22-9L=4.6LiL0NHln(Död)×10(3)ar
8、d公司生产的28#NiZn材料(Li=850)、式中,L为磁心线圈电感量(H);Li为磁心33#MnZn材料(Li=2700)和浙江天通电材料磁导率;D、d为磁心外径、内径(cm);子公司高L材料TL7(Li=7500)K值随频-6H为磁心高度(cm);L0(=0.4P×10)为率变化曲线。真空磁导率;N为线圈匝数。(3)式除以(2)©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.
