利用濾波器抑制開關電源的電磁干擾

31EMI濾波器的結構及工作原理

圖1為開關電源EMI濾波器的基本網(wǎng)絡結構。

該濾波器是由集中參數(shù)元件構成的無源低通網(wǎng)絡，其中L1和L2是繞在同一磁環(huán)上的2只獨立線圈，稱為共模電感線圈或共模線圈（LCM），L3、L4是獨立的差模抑制電感。如果把該濾波器一端接入干擾源，負載端接被干擾設備，那么L1和Cy，L2和Cy就分別構成L—E和N—E兩對獨立端口間的低通濾波器，用來抑制電源線上存在的共模EMI信號，使之受到衰減，被控制到很低的電平上。

共模濾波網(wǎng)絡結構等效電路如圖2所示，它由LCM和Cy組成。圖中右邊是開關電源的共模噪聲等效電路，并聯(lián)電容Cp包括開關管集電極和地之間的分布電容及高頻變壓器初次級間的分布電容；Rp是電流源的并聯(lián)電阻。開關電源共模噪聲等效電路的源內(nèi)阻ZSMPS是高阻抗容性的。

圖1中，L1、L2兩個線圈所繞匝數(shù)相同、繞向相反，使濾波器接入電路后，兩只線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁通在磁環(huán)內(nèi)相互抵消，不會使磁環(huán)達到磁飽和狀態(tài)，從而使兩只線圈的電感值保持不變。但是，由于種種原因，如磁環(huán)的材料不可能做到絕對均勻，兩個線圈的繞制也不可能完全對稱等，使得L1和L2的電感量是不相等的，于是，（L1—L2）形成差模電感LDM，它和L3與L4形成的獨立差模抑制電感與Cx電容器又組成L—N獨立端口間的一只低通濾波器，用來抑制電源線上存在的差模EMI信號。

差模干擾信號等效電路如圖3所示。它由高阻抗干擾等效電路和低阻抗干擾等效電路兩部分組成。圖3中，開關S表示橋式整流二極管導通與否，因此高低兩個等效電路是不能同時存在的；Rs是分布電阻，Ls是分布電感，數(shù)值都很小。為與共模情況區(qū)別，Rp和Cp分別用Rp′和Cp′表示。

差模EMI信號濾波網(wǎng)絡結構等效電路如圖4所示。LDM是差模電感，包含共模線圈形成的差模電感和獨立的差模抑制電感；CLL是濾波網(wǎng)絡選用的并聯(lián)電容。圖4（b)與圖4(a)相比，增加了一個CLL2，其數(shù)值的選擇使濾波網(wǎng)絡與負載構成失配狀態(tài)。

由于圖1電路是無源網(wǎng)絡，它具有互易性。當它安裝在系統(tǒng)中后，既能有效地抑制電子設備外部的EMI信號傳入設備，又能大大衰減設備本身工作時產(chǎn)生的傳向電網(wǎng)的EMI信號，起到同時衰減兩組共模EMI信號和一組差模EMI信號的作用。

32EMI濾波器選用與安裝

開關電源EMI濾波器中的4只電容器用了2種不同的下標“X”和“Y”，不僅說明了它們在濾波網(wǎng)絡中的作用，還表明了它們在濾波網(wǎng)絡中的安全等級。無論是選用還是設計EMI濾波器，都要認真地考慮CX和CY的安全等級。在實際應用中，CX電容接在單相電源線的L和N之間，它上面除加有電源額定電

圖3開關電源EMI差模信號等效電路

圖4差模濾波網(wǎng)絡結構