2_EMI滤波器基本原理及正确应用方法

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1、随着现代科学技术的飞速发展，电子、电力电子、电气设备应用越来越广泛，它们在运行中 产生的高密度、宽频谱的电磁信号充满整个空间，形成复杂的电磁环境。复杂的电磁环境要 求电子设备及电源具有更高的电磁兼容性。于是抑制电磁干扰的技术也越来越受到重视。接 地、屏蔽和滤波是抑制电磁干扰的三大措施，下面主要介绍在电源中使用的EMI滤波器及其 基本原理和正确应用方法。2、电源设备中噪声滤波器的作用电子设备的供电电源，如220V/50HZ交流电网或115V/400HZ交流发电机，都存在各式 各样的EMI噪声，其中人为的EMI干扰源，如各种雷达、导航、通信等设备的无线电发射信 号,会在电源线上和电子设备的连接电缆

2、上感应出电磁干扰信号,电动旋转机械和点火系统， 会在感性负载电路内产生瞬态过程和辐射噪声干扰；还有自然干扰源，比如雷电放电现象和 宇宙中天电干扰噪声，前者的持续时间短但能量很大，后者的频率范围很宽。另外电子电路 元器件本身工作时也会产生热噪声等。这些电磁干扰噪声，通过辐射和传导耦合的方式，会影响在此环境中运行的各种电子设 备的正常工作。另一方面，电子设备在工作时也会产生各种各样的电磁干扰噪声。比如数字电路是采用 脉冲信号（方波）来表示逻辑关系的，对其脉冲波形进行付里叶分析可知，其谐波频谱范围 很宽。另外在数字电路中还有多种重复频率的脉冲串，这些脉冲串包含的谐波更丰富，频谱 更宽，产生的电磁干扰

3、噪声也更复杂。各类稳压电源本身也是一种电磁干扰源。在线性稳压电源中，因整流而形成的单向脉动 电流也会引起电磁干扰；开关电源具有体积小，效率高的优点，在现代电子设备中应用越来 越广泛，但是因为它在功率变换时处于开关状态，本身就是很强的EMI噪声源，其产生的 EMI噪声既有很宽的频率范围，又有很高的强度。这些电磁干扰噪声也同样通过辐射和传导 的方式污染电磁环境，从而影响其它电子设备的正常工作。对电子设备来说，当EMI噪声影响到模拟电路时，会使信号传输的信噪比变坏，严重时 会使要传输的信号被EMI噪声所淹没，而无法进行处理。当EMI噪声影响到数字电路时，会 引起逻辑关系出错，导致错误的结果。对于电源

4、设备来说，其内部除了功率变换电路以外，还有驱动电路、控制电路、保护电 路、输入输出电平检测电路等，电路相当复杂。这些电路主要由通用或专用集成电路构成， 当受电磁干扰而发生误动作时，会使电源停止工作，导致电子设备无法正常工作。采用电网 噪声滤波器可有效地防止电源因外来电磁噪声干扰而产生误动作。I:*Adft输出4NE 0图2电涼滤谁菲的星占电賂图干 IV图1电遞干施.信号示恵圏另外，从电源输入端进入的EMI噪声，其一部分可出现在电源的输出端，它在电源的负 载电路中会产生感应电压，成为电路产生误动作或干扰电路中传输信号的原因。这些问题同 样也可用噪声滤波器来加以防止。在电源设备中采用噪声滤波器的作

5、用如下:(1) 防止外来电磁噪声干扰电源设备本身控制电路的工作;(2) 防止外来电磁噪声干扰电源的负载的工作;(3) 抑制电源设备本身产生的EMI；(4) 抑制由其它设备产生而经过电源传播的EMI。开关电源本身在工作时以及电子设备处于开关工作状态时,都会在电源设备的输入端出现终端噪声，产生辐射及传导干扰，也会进入交流电网干扰其它的电子设备，所以必须采取有效措施加以抑制。EMI噪声的传导干扰:在抑制EMI噪声的辐射干扰方面，电磁屏蔽是最好的方式 方面，米用EMI滤波器是很有效的手段，当然应配合良好。的:而在抑制接地措施。在国际上各个国家都实行了严格的电磁噪声限制规则，如美国有FCC,德国有FTZ

6、, VDE 等标准。如电子设备不满足噪声限制规则，则产品就不能出售和使用。由于上述种种原因，在电源设备中必须要设计使用满足要求的电网噪声滤波器。3、EMI噪声和滤波器的类型在电源设备输入引线上存在二种EMI噪声：共模噪声和差模噪声，如图1所示。把在 流输入引线与地之间存在的EMI噪声叫作其共模噪声，它可看作为在交流输入线上传输的电 位相等、相位相同的干扰信号，即图1的电压V1和V2。而把交流输入引线之间存在的EMI囹1电卫干扶佶壬示莒匿噪声叫作差模噪声，它可看作为在交流输入线传输的相位差180的干扰信号，即图1中的电压V3。共模噪声是从父流输入线流入大地的干扰电流，差模噪声是在父流输入线之间流

7、动的干扰电流。对任何电源输入线上的传导EMI噪声，都可以用共模和差模噪声来表示，并且可把这二种EMI噪声看作独立的EMI源来分别抑制。对电磁干扰噪声采取抑制措施时，主要应考虑抑制共模噪声，因为共模噪声在全频域 特别在高频域占主要部分，而在低频域差模噪声占比例较大，所以应根据EMI噪声的这个特 点来选择适当的EMI滤波器。电源用噪声滤波器按形状可分为一体化式和分立式。一体化式是将电感线圈、电容器等 封装在金属或塑料外壳中；分立式是在印制板上安装电感线圈、电容器等，构成抑制噪声滤 波器。到底采用哪种形式要根据成本、特性、安装空间等来确定。一体化式成本高，特性较 好，安装灵活；分立式成本较低，但屏蔽

8、不好，可自由分配在印制板上。4、噪声滤波器的基本结构电源EMI噪声滤波器是一种无源低通滤波器，它无衰减地将交流电传输到电源，而大大 衰减随交流电传入的EMI噪声；同时又能有效地抑制电源设备产生的EMI噪声，阻止它们进 入交流电网干扰其它电子设备。单相交流电网噪声滤波器的基本结构如图2所示。它是由集中参数元件组成的四端无源 网络，主要使用的元件是共模电感线圈LI、L2，差模电感L3、L4，以及共模电容CY1、CY2 和差模电容器CX。若将此滤波器网络放在电源的输入端，则L1与CY1及L2与CY2分别构 成交流进线上两对独立端口之间的低通滤波器，可衰减交流进线上存在的共模干扰噪声，阻 止它们进入电源设备。共模电感线圈用来衰减交流进线上的共模噪声，其中L1和L2 一般是 在闭合磁路的铁氧体磁芯上同向卷绕相同匝数，接入电路后在LI、L2两个线圈内交流电流 产生的磁通相互抵消，不致使磁芯引起磁通饱和，又使这两个线圈的电感值在共模状态下较 大，且保持不变。EM1端子台滤波器三相三线380V 20A