emi滤波器设计【笔记】

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1、在标准滤波器和EMI滤波器设计中常常忽视一种实际情况：位于阻带内的能量多数会被反射回源，余下的能量被电感绕线的直流电阻、磁芯损耗（涡流和磁滞损耗）和电容的等效串连电阻所消耗。几乎所有的滤波器设计者都知道这一现象，但是在实际的设计过程中却常常会忘记。而损耗型滤波器（将在5.5节讨论）在阻带内是消耗能量的。实际设计中，设计者有这些滤波器的设计程序，只要知道输入、输出阻抗和其它必须的信息就可以运行这些计算程序。在计算机设计完成时，滤波器设计者就会得到很明确的结果。但我的意思并不是说通过计算机设计滤波器很简单，也不是说计算机设计的滤波器不需要再设计。相反，还需要

2、通过增加滤波器的级数或其它的设计方法来达到目标要求。既然可以灵活选择参数，那么使用标准数值的元件会降低生产成本滤波器的真正用途是既衰减电源线发出的又衰减设备发出的共模和差模的传导发射。会常常使用功率因数校正电路的主要原因是：可以让更多的设备插入墙上的插座（减小了设备对电源的影响，因此可以同时在电网上接很多设备－译者注），而这些使用者并不在意功率因数校正电路的低效率。这样，会使多一点的设备使用墙上的插座。由于带功率因数校正电路的设备不断地增加，使得对配线和断路器的使用有了一些增长。另一种常用的滤波器设计方法是使用损耗元件。此方法源于传输线理论，传输线上介质

3、会吸收高频能量。虽然同轴电缆的设计是需要低损耗特性的，但是我们却需要增加损耗并利用这一特性来设计损耗系统我们来讨论一下现今常用的典型的EMI滤波器。这些滤波器的单元电路主要是p、T、带考尔电路的L型、R-C傍路，有时也包括损耗型。一般一个滤波器会包含2个或3个有时甚至是4个基本滤波器单元电路。每种EMI滤波器都有不同的优缺点，并且每种适用的工作条件也不同。。因此在给定的重量和体积条件下，对于p型滤波器设计能满足规范要求的插入损耗就比较容易，也就是说，p型滤波器可以以很小的元件参数、尺寸和重量满足噪声衰减的需求。注意，中间的电容是端口电容容量的二倍。在多级

4、p型滤波器中，所有在中间的电容都是两端电容容量的二倍p型滤波器在一些DC系统中具有很好的性能，这是因为如果开关频率足够高，那么由于面对负载的是电容器，所以不会导致过分的压降，也不会使开关电源产生“饥饿”现象。当然此处的假设是，开关电源电路还没有处理这个问题（没有加储能电容－译者注）。我们将取值为原p型滤波器电感值一半的两个电感分别放置在火线和零线上，这样就实现了平衡线路的电路设计（图5.5）。此电路更改将p型变成了方型或盒型下面我们来谈一下T型滤波器。T型滤波器可以有18dB/倍频的衰减，双T型会有30dB/倍频的衰减（每个元件为6dB，见图5.7）。T

5、型滤波器在低阻抗线路中表现性能良好。通常线路阻抗在100kHz频率以下的是非常低的。虽然T型滤波器的电感值没有设计得很大，T型滤波器在高电流负载情况下性能还是会十分优良。并且太高的电感值会导致输入到负载的电压升高或下降。我曾经见过115VAC60Hz的电源输入到负载就变得高达132V，产生这种问题的原因是，高电感值使得在很低的频率点产生了由于谐振引起的电压升高现象。由于T型滤波器面对负载的输出端电感是高阻抗，所以会导致开关电源产生“饥饿”现象，因此T型滤波器不能应用在以开关电源为主的DC系统中。当然，开关电源的设计者可能已经考虑到这种情况，所以常常会在开

6、关电源的输入端加一个低阻抗的电容。但这又会把滤波器变成不适宜的双L型滤波器，因为电容会傍路面对负载的电感。注意图5.7，中间的电感值是两端的电感值的二倍。并且对多极T型滤波器来讲，所有中间的电感都是两端电感的二倍对T型滤波器同样可以进行平衡电路设计，把原电感器值的一半加在零线上与火线对称的位置，就形成了H形电路。此电路就是T形滤波器的平衡电路L型滤波器（图5.9）是最常使用的滤波器。p型和T型滤波器都是三个元件的滤波器（如果是多级型则元件还要多些），其损耗大约是18dB/倍频。对于L型滤波器，因为它只有两个元件，所以损耗只有12dB/倍频。以上所说的损耗

7、曲线是基于截止频率之上的频率的损耗而言的。因为大电感面向DC电源而面向负载的大电容（高品质）在开关频率上是一个低阻抗，所以单L型滤波器最适合在负载是开关电源的DC模式下工作。但为什么不是双L型？两个电感（感值为单个的一半）的损耗之和比单个电感的小。同样对电容器也是这样（见16.3节）。小于原来电容值0.5倍的输出端口的电容，其储存的能量不能满足开关电源的需求，结果就会在开关电源上产生大的峰－峰电压。如果此多级L型滤波器连接在B类或Royer放大器的中间抽头上，那么这个峰－峰电压的频率会是开关频率或是2倍的开关频率（开关频率越高，电压降就越低）。在电压降没

8、有超标或是开关频率足够高的条件下，可以使用双L型滤波器。同样对纹波的情况也是如此