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1、開關(guān)電源電磁干擾濾波器上網(wǎng)時間：2008-10-04??作者：趙渝青??來源：電子設計信息網(wǎng)中心論題：·開關(guān)電源電磁干擾(EMI)的特點·電磁干擾濾波器設計原則·電磁干擾濾波器的電路結(jié)構(gòu)與參數(shù)選擇·電磁干擾濾波器的安裝解決方案：·濾波元件要保證輸入濾波器諧振頻率低于開關(guān)電源的工作頻率·考慮所用電感器和電容器的安全性能開關(guān)電源由于功耗小效率高，體積小，重量輕，穩(wěn)壓范圍廣，電路形式靈活等特點，廣泛地應用于計算機、通信等各類電子設備。但是隨著開關(guān)電源的小型化，開關(guān)就要高頻化，這種高頻化，其基波本身也就構(gòu)
2、成了一個干擾源，發(fā)出一種更強的傳導干擾波，此外通過改進元器件達到高頻化的同時，也會因輻射干擾波而導致一種超標準值的雜散的信號。這些信號構(gòu)成了電磁干擾(EMI)，被干擾對象是無線電通信。為使無線電波不受電磁干擾的影響，就要采取措施限定這種電磁干擾，使之符合有關(guān)電磁兼容(EMC)標準或規(guī)范，這已經(jīng)成為電子產(chǎn)品設計者越來越關(guān)注的問題。?開關(guān)電源電磁干擾(EMI)的特點開關(guān)電源功率變換器中的功率半導體器件的開關(guān)頻率通常較高，功率開關(guān)器件在高頻下的通、斷過程中不可避免地要產(chǎn)生強大的電磁干擾。與數(shù)字電路相比，
3、開關(guān)電源EMI呈現(xiàn)出鮮明的特點：a.開關(guān)電源EMI干擾源的位置比較清楚，主要集中在功率開關(guān)器件、二極管以及與之相連的散熱器和高頻變壓器上。b.作為工作于開關(guān)狀態(tài)的能量轉(zhuǎn)換裝置，開關(guān)電源的電壓、電流變化率很高，其產(chǎn)生的EMI噪聲信號既具有很寬的頻率范圍，又有一定的強度。c.印制電路板布線不當也是引起電磁干擾的主要原因。這些干擾經(jīng)傳導和輻射對其他電子設備造成干擾。任何電源線上傳導干擾信號，均可用差模和共模信號來表示。在一般情況下，差模干擾幅度小，頻率低，所造成的干擾較?。还材８蓴_幅度大，頻率高，還可以
4、通過導線產(chǎn)生輻射，所造成的干擾較大。因此，欲削弱傳導干擾，把EMI信號控制在有關(guān)EMC標準規(guī)定的極限電平以下，最有效的方法就是在開關(guān)電源輸入和輸出電路中加裝電磁干擾濾波器。電磁干擾濾波器的設計電磁干擾濾波器設計原則電磁干擾濾波器的設計與選擇，應根據(jù)干擾源的特性、頻率范圍、電壓、阻抗等參數(shù)及負載特性的要求綜合考慮，通常要考慮以下幾方面的問題：a.要求電磁干擾濾波器在相應工作頻段范圍內(nèi)，能滿足負載要求的衰減特性，若一種濾波器衰減量不能滿足要求的時候，則可采用多級聯(lián)，可以獲得比單級更高的衰減，不同的濾波
5、器級聯(lián)，可以獲得在寬頻帶內(nèi)良好的衰減特性。b.要滿足負載電路工作頻率和需抑制頻率的要求，如果遇到要抑制的頻率和有用信號頻率非常接近，則需要頻率特性非常陡峭的EMI濾波器。c.在所要求的頻率上，濾波器的阻抗必須與它連接的干擾源阻抗和負載阻抗相匹配，如果負載是高阻抗，則EMI濾波器的輸出阻抗應為低阻；如果電源或干擾源阻抗是低阻抗，則EMI濾波器的輸出阻抗應為高阻；如果電源阻抗或干擾源阻抗是未知的或者是在一個很大的范圍內(nèi)變化，很難得到穩(wěn)定的濾波特性，為了使EMI濾波器獲得良好的濾波特性，應在其輸入和輸出
6、端，同時并接一個固定電阻。d.電磁干擾濾波器必須具有一定耐壓能力，要根據(jù)電源和干擾源的額定電壓來選擇濾波器，使它具有足夠高的額定電壓，以保證在所有預期工作的條件下都能可靠地工作，能夠經(jīng)受輸入瞬時高壓的沖擊。e.濾波器允許通過的電流應與電路中連續(xù)運行的額定電流一致。電流定高了，會加大濾波器的體積和重量；電流定低了，又會降低濾波器的可靠性。f.濾波器應具有足夠的機械強度，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小，安裝方便，安全可靠。電磁干擾濾波器的電路結(jié)構(gòu)與參數(shù)選擇圖1是開關(guān)電源EMI濾波器的電路。其中L1、L2為共
7、模扼流圈，其結(jié)構(gòu)見圖2。由于它的兩個線圈匝數(shù)相等，這兩個電感對于差模電流和主電流所產(chǎn)生的磁通是方向相反、互相抵消的，因而不起作用；而對于共模干擾信號，能夠得到一個大的電感量呈現(xiàn)高阻抗，以獲得最大的濾波效果，因此對其有良好的抑制作用。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，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獨立端口間的一個低通濾波器，用來抑制電源線上存在的差模干
8、擾信號。??在選擇濾波元件時，一定要保證輸入濾波器諧振頻率低于開關(guān)電源的工作頻率。由于隨著電源工作頻率的升高，濾波器對運行噪聲將更容易抑制，所以設計中要注意濾波器在工作頻率低時的抑制效果。CX電容被用來衰減差模干擾，CY用來衰減共模干擾，R用于消除可能在濾波器中出現(xiàn)的靜電積累。若電容的容量大于0.1μF時，該放電電阻的阻值應為R＝t/(2.21C)式中，t＝1s；C為2個CX的總和值。在圖1所示電路中各元件參數(shù)在下列范圍內(nèi)選擇：CX為0.1～２μF；CY為2200pF～0.033μ
