EMI滤波器的设计原理及参数计算方法.doc

EMI滤波器设计原理
随着电子设备、计算机与家用电器大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日益严重并形成一种公害。特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高(几百伏至几千伏)、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防，这已引起国内外电子界高度注重。
电磁干扰滤波器(EMI Filter)是近年来被推广应用一种新型组合器件。它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备抗干扰能力及系统可靠性，可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。
1 电磁干扰滤波器构造原理及应用
构造原理
电源噪声是电磁干扰一种，其传导噪声频谱大体为10kHz~30MHz，最高可达150MHz。依照传播方向不同，电源噪声可分为两大类：一类是从电源进线引入外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去噪声。这表白噪声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰对象，又是一种噪声源。若从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)噪声，共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)噪声。因而，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性(EMC)规定，也必要是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入外部电磁干扰，另一方面还能避免自身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其她电子设备正常工作。此外，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。
基本电路及典型应用
电磁干扰滤波器基本电路如图1所示。
该五端器件有两个输入端、两个输出端和一种接地端，使用时外壳应接通大地。电路中涉及共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。Ｌ对串模干扰不起作用，但当浮现共模干扰时，由于两个线圈磁通方向相似，通过耦合后总电感量迅速增大，因而对共模信号呈现很大感抗，使之不易通过，故称作共模扼流圈。它两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率铁氧体磁环上，当有电流通过时，两个线圈上磁场就会互相加强。L电感量与EMI滤波器额定电流I关于，参见表1。
需要指出，当额定电流较大时，共模扼流圈线径也要相应增大，以便能承受较大电流。此外，恰当增长电感量，可改进低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器，~，重要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端，并将电容器中点接地，能有效地抑制共模干扰。C3和C4亦可并联在输入端，仍选用陶瓷电容，容量范畴是2200pF~。为减小漏电流，，并且电容器中点应与大地接通。C1~C4耐压值均为630VDC或250VAC。图2示出一种两级复合式EMI滤波器内部电路，由于采用两级(亦称两节)滤波，因而滤除噪声效果更佳。针对某些顾客现场存在重复频率为几千赫兹迅速瞬态群脉冲干扰问题，国内外还开发出群脉冲滤波器(亦称群脉冲对抗器)，能对上述干扰起到抑制作用。
2 EMI滤波器在开关电源中应用
为减小体积、减少成本，单片开关电源普通采用简易式单级EMI滤波器，典型电路如图3所示 
图(a)与图(b)中电容器C能滤除串模干扰，区别仅是图(a)将C接在输入端， 图(b)则接到输出端。图(c)、(d)所示电路较复杂，抑制干扰效果更佳。图(c)中L、C1和C2用来滤除共模干扰，C3和C4滤除串模干扰。R为