EMI濾波器精確濾波設(shè)計方法

電子系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾特性

解決問題首先要了解電子系統(tǒng)產(chǎn)生的總干擾情況，需要抑制多少干擾電壓才能滿足標準要求？共模干擾是多少，差模干擾是多少？只有明確了這些干擾特性我們才能根據(jù)實際的需要提出要求。

從被測物體的電流路徑來看，干擾信號回流路徑可能通過地線，或者通過其它電網(wǎng)，如圖1所示。通過地線的干擾電流在電源網(wǎng)上產(chǎn)生同相位的共模干擾電壓。通過其它線在兩根電源線上產(chǎn)生反相的差模干擾電壓。干擾電流的路徑如圖2所示。

圖1 干擾信號的回流路徑

在標準電磁兼容性測試實驗室可得到設(shè)備的總干擾情況，但無法了解設(shè)備的共模干擾和差模干擾特性。為了在測量中分辨共?；蛘卟钅８蓴_信號，通用的儀器是很難實現(xiàn)的。使用專用的傳導(dǎo)測試儀，可獲得設(shè)備的總干擾、共模干擾和差模干擾。測試結(jié)果如圖3所示。

圖2 傳統(tǒng)測試儀獲得的總干擾、共模干擾和差模干擾　　

濾波器的制造商給出的濾波器插損是在50W標準阻抗系統(tǒng)中的性能。眾所周知，電源的輸入阻抗隨著頻率的變化具有不連續(xù)性。阻抗的改變導(dǎo)致濾波器的插損特性產(chǎn)生很大的變化。

濾波器的設(shè)計

知道設(shè)備的干擾特性和輸入阻抗特性后，設(shè)計或者選擇一個濾波器就變得簡單了。如果使用一個現(xiàn)成的濾波器，可以調(diào)用過去積累的濾波器數(shù)據(jù)庫，比對濾波 器參數(shù)，找到一個合適的濾波器。如果沒有合適的或者想專門設(shè)計一個專用濾波器，可以借助專用的濾波器設(shè)計軟件。在確定一個濾波器模式后輸入濾波器一些簡單 的約束條件，設(shè)計軟件根據(jù)阻抗特性自動計算出最合適的組件值，以及提供最合適的衰減。(如圖3所示)

圖3 一種由軟件設(shè)計的最佳濾波器

設(shè)計結(jié)果

在對某產(chǎn)品進行了干擾特性和阻抗特性測試后，需要解決一個低于5MHz的低頻干擾問題。專用濾波器設(shè)計軟件結(jié)合前面得到的測試數(shù)據(jù)給出了濾波器的元 件參數(shù)：包括470nF的X電容器，2.2nF的Y電容器和15.1mH的共模電感。但是有經(jīng)驗的濾波器設(shè)計人員認為采用一個13.5mH共模電感的濾波器是足夠了。使用一個13.5mH包括額外高頻組件的濾波器的發(fā)射情況如圖4所示。

圖4 最小15mH的系統(tǒng)使用和18mH時的測試結(jié)果

為了驗證軟件的設(shè)計數(shù)據(jù)，將470nF、2.2nF和18mH的非定制的濾波器迅速連接到系統(tǒng)中，獲得中心頻率小于5MHz，并且無需高頻濾波器。結(jié)果清楚地表明，最小15mH的限制是合適的。

結(jié)語

EMC-art target=_blank class=relatedlink>EMI濾波器的設(shè)計應(yīng)該充分考慮干擾特性和阻抗特性，在阻抗測試和干擾特性測試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行設(shè)計是精確濾波設(shè)計的唯一方法。