淺析電源濾波器的網(wǎng)絡(luò)原理

　　通信開關(guān)電源或交換機(jī)等系統(tǒng)內(nèi)，大部分傳導(dǎo)EMI起因于不同的設(shè)備或系統(tǒng)共用的交流電源，干擾源可以通過(guò)導(dǎo)線注入寬帶傳導(dǎo)發(fā)射而污染配電線路，同時(shí)導(dǎo)線又向其它敏感設(shè)備供電，這時(shí)共模干擾跨接在配電電源和阻抗上，因此影響在電源上的全部設(shè)備正常運(yùn)行。另外，在兩個(gè)或更多的電路共用一個(gè)公共回路如接地電平時(shí)，就會(huì)發(fā)生公共阻抗耦合，一些發(fā)射信號(hào)耦臺(tái)到線路中受到EMI污染，那么也會(huì)引起愉電線污染。 EMI電源濾波器可以有效地抑制EMI，并能有效地起到去耦的作用。

　　一、 EMI電源濾波器的結(jié)構(gòu)

　　EMI電源濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成主要是由差模(NM、DM)電容、共模CM)電容、差模電感、共模電感、電阻等組成。從圖一的一般EMI電源濾波器電路圖中，就能看到各部分的組合。

　　EMI電源濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有很多種類型，下面就簡(jiǎn)述常用的幾種。

　　圖二所示的濾波網(wǎng)絡(luò)較為普遍。共模和差模濾波網(wǎng)絡(luò)都有一定特點(diǎn)一一一組成結(jié)構(gòu)元件少，僅L1、 L2兩個(gè)電感、三個(gè)電容、兩個(gè)CY、一個(gè)CX和一個(gè)電阻R。串接臂同足共模和差模濾波網(wǎng)絡(luò)的高阻抗端口，它的并接臂足低阻抗端口。為較好的仰制EMI，應(yīng)產(chǎn)生最大大配的源內(nèi)阻抗和負(fù)載阻抗。即任串接連接低阻抗(如接地Y電容)的電路，并接臂連接高阻抗的電路。

　　在50系統(tǒng)測(cè)量的典模和差模插入損耗，在0.01～I(xiàn)MHz范圍是單調(diào)增加的，曲線斜率系元件參數(shù)而定。見圖二(A B )間的差別，除參數(shù)不同外，電阻R的位置也個(gè)一樣，L1、L2的電感量約為0.3～24niH，額定電流大的電源濾波器L1、L2的電感量小些，Cx的電容量為0.015～10，1已CY的電

　　容量受最大泄漏電流的限制，取值范圍約為1000PF～10000PF。一般來(lái)說(shuō)， L1、 L2的電感量和CY電容量人時(shí)，低頻段共模插入損耗較高， CX電容量小，高頻段差模插入損耗比CY大時(shí)好，但低頻的插入損耗較差。

　二、EMI電源濾波器的衰減性能及插

　　入損耗比q測(cè)量

　　規(guī)定EMI電源濾波器頻譜性能，最通用的方法就是在指定煩半范圍內(nèi)隨頻率變化的衰減。EMI電源濾波器衰減作為頻率的函數(shù)系指其插入前后的輸出電壓之比。用6日表示的衰減AdB以下列力式推導(dǎo)出來(lái)AdB=10Logl0：式中k：濾波器插入后傳導(dǎo)到負(fù)載的功率Pb：濾波器插入前傳導(dǎo)到負(fù)載的功半說(shuō)和負(fù)載阻抗均和EMI電源濾波器性能密切相關(guān)。濾波器的一級(jí)或幾級(jí)可用作“犧牲”元件以建立假源或負(fù)載阻抗。

　　這就形成了不同的等效濾波器級(jí)數(shù)n，如表1所示。圖一?、圖二不出應(yīng)用于具有不同大小的源和負(fù)載阻抗組合電路的基本濾波器的結(jié)構(gòu)。所給出的濾波器都是低通的(即他們使用串聯(lián)電感和井聯(lián)電容)。目的即：A。要么將濾波串聯(lián)電感接到低阻抗源R要么將井聯(lián)電客接到高膽抗源上，總之使得源和濾波器元件的阻抗在要求的截上頻率下大致相等。同樣，串聯(lián)電感應(yīng)面向低阻抗負(fù)載，而并聯(lián)屯容面向高阻抗負(fù)載，這保證了濾波器元件的最佳使用，并部分補(bǔ)償了大約從100倍電源頻一開始的很寬頻串范圍內(nèi)變化的典型輸電線的某些源或負(fù)載阻抗。圖二為中字豪電氣有限公司的ZYH一ER一30A EMI屯源濾波器共模插入損耗曲線。

　　表一、安裝阻抗與設(shè)計(jì)的源和負(fù)載阻抗不同時(shí)的等效濾波器級(jí)數(shù) n=1的截止頻率

　　值得注意的是開放型電路的場(chǎng)合，無(wú)論連接器還是濾波器都沒有屏蔽，具有40一60dB量級(jí)的直接輸入一一一輸出端耦臺(tái)計(jì)不罕見，特別足在小型電路和集成電路中。除非在濾波器的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取專門的預(yù)防措施，否則在高于截止兩個(gè)或兩L以上的10倍頻率時(shí)，濾波器可能幾乎或完全個(gè)能提供衰減。

　　EMI電源濾波器為尤源從向網(wǎng)絡(luò) 具有復(fù)傳導(dǎo)特性，完全取決于電源與負(fù)載阻抗，并由復(fù)傳輸特性來(lái)代表濾波器的衰減性能，然而在電源線環(huán)境中，電源與負(fù)載阻抗沒有限定。因此工業(yè)上便以勾0的電阻電源與終端負(fù)載衰減法作為濾波器的插入損耗IL

　　式中的PL(Rd)為無(wú)濾波器時(shí)電源傳輸至負(fù)載的功率，PL為濾波器的插入電源與負(fù)載之間時(shí)的傳輸功率。插入損耗可用電壓或電源比等項(xiàng)表為：

　　式中VL (R6f)為IL ( R6f)為無(wú)濾波器時(shí)測(cè)最值， VL與L濾波器插入時(shí)測(cè)量值。所謂插人損耗為無(wú)濾波器時(shí)電源傳至負(fù)載之信號(hào)與電壓與有濾波器插入時(shí)電源傳至負(fù)載之信號(hào)電壓之比(以6日表示)。

　　終端阻抗標(biāo)準(zhǔn)化以后插入損耗測(cè)量方才具有意義，個(gè)過(guò)所得結(jié)果只適用于同電路。最普通的配置為電阻配置，電源與負(fù)載阻抗各為500。詳見H四共模插入損耗側(cè)量。共漠場(chǎng)合，電源在帶電線與中性終這《4線路與公共(接地)引線之間環(huán)流。將濾波器兩端的帶電線與中忡終端耦臺(tái)起來(lái)可測(cè)得共模插人損耗。圖四，共模插入損耗。

　　圖5 差模插入損耗圖

　　差模場(chǎng)合，帶電線與中什終端訊號(hào)人小相同，相位相反電流只仕帶電線與中性線之間循環(huán)。采用50 O 180’”功率分配器可測(cè)量得差模插入損耗。