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1、電源濾波器介紹一、濾波器的概念濾波器的作用就是允許有用頻段中的信號盡可能無衰減地通過,而最大可能地抑制有用頻段外的所有無用的干擾噪聲。按頻帶范圍分類,濾波器可分為一下幾種:從頻率考慮,電源濾波器是一個(gè)很不理想的低通濾波器。從應(yīng)用范圍分類,濾波器可分為以下幾種:一、電源濾波器基本性能參數(shù)額定電壓: 單相交流 250VAC(220VAC) 三相交流 440VAC(380VAC) 直流100VDC額定電流: 0.5~幾百A工作頻率:50/60HZ(軍品400HZ)測試電壓:交流 線~線1450VDC一分鐘 線~地1500VAC一分鐘直流 線~線200VD
2、C一分鐘 線~地500VDC一分鐘溫度范圍: -25℃~+85℃(軍品一般要求-55℃~+85℃)泄漏電流: 0.5mA~5mA 濾波器泄漏電流是指在250VAC/50HZ的情況下,火線或零線與地線(濾波器外殼)之間流過的電流. 泄漏電流是電源濾波器的一個(gè)重要參數(shù)(多指交流電源濾波器),它的大小主要取決于連接在相線與地線和零線與地線之間電容(Y電容)的容量.從插入損耗考慮,共模電容越大,電性能越好,此時(shí),漏電流也越大.但從安全方面考慮,泄漏電流又不能過大,否則不符合安全標(biāo)準(zhǔn)要求.尤其是一些醫(yī)療保健設(shè)備,要求泄漏電流盡可能小.因此,要根據(jù)具體設(shè)備要求來確定共
3、模電容的容量.根據(jù)各種電子設(shè)備具體要求的不同,安全標(biāo)準(zhǔn)對泄漏電流做出了不同的規(guī)定.泄漏電流的典型值為0.5mA~5mA.一般來講,為了安全,醫(yī)療設(shè)備要求小的泄漏電流;屏蔽室濾波器和舫艙電源濾波器采用較大的泄漏電流,從而確保電源濾波器的性能.泄漏電流測試電路如下圖所示插入損耗:濾波器的插入損耗是不加濾波器時(shí)從噪聲源傳遞到負(fù)載的噪聲電壓與接入濾波器時(shí)負(fù)載上的噪聲電壓之比.插入損耗是衡量EMI電源濾波器電性能的重要參數(shù),用下式表示:式中:Eo----不加濾波器時(shí),負(fù)載上的干擾噪聲電壓E----接入濾波器后,同一負(fù)載上的干擾噪聲電壓因此插入損耗又分為共模插入損耗和差模插入損
4、耗,插入損耗的測試原理圖如下圖所示:三、電源濾波器的典型原理電路四、電源濾波器的分析與設(shè)計(jì)1.電路參數(shù)矩陣(轉(zhuǎn)移矩陣[A]) 常用的電路參數(shù)矩陣有:阻抗矩陣[Z],導(dǎo)納矩陣[Y]和轉(zhuǎn)移矩陣[A]。應(yīng)用轉(zhuǎn)移矩陣[A]可以方便分析電源濾波器的插入損耗。設(shè)有一二端口網(wǎng)絡(luò),輸入端的信號對(U1,I1),輸出端的信號對(U2,I2)輸入、輸出信號對的關(guān)系可用下面線性方程組表示寫成矩陣形式由(1)式可得到參數(shù)的定義式轉(zhuǎn)移矩陣具有方便級聯(lián)的特點(diǎn),設(shè)有n個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)級聯(lián),如下圖所示式中2.基本電路單元的轉(zhuǎn)移矩陣參數(shù)對于單個(gè)串聯(lián)器件的轉(zhuǎn)移矩陣參數(shù),如圖所示根據(jù)式可得即單個(gè)串聯(lián)器件的
5、轉(zhuǎn)移矩陣為對于單個(gè)并聯(lián)器件的轉(zhuǎn)移矩陣參數(shù),如圖所示根據(jù)式可得即單個(gè)并聯(lián)器件的轉(zhuǎn)移矩陣為一個(gè)電源濾波器總是由若干個(gè)電感或電容器件串、并聯(lián)組成的。先分別求出每個(gè)器件的轉(zhuǎn)移矩陣,再根據(jù)轉(zhuǎn)移矩陣的級聯(lián)特點(diǎn),即可求出整個(gè)濾波器的轉(zhuǎn)移矩陣3.插入損耗的計(jì)算電源濾波器可以看做一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)根據(jù)插入損耗的定義,插入損耗應(yīng)為加入濾波器前負(fù)載上的電壓與加入濾波器后負(fù)載上的電壓之比,即。未加濾波器時(shí)加入濾波器后,根據(jù)式(1)可以求出所以有插入損耗4.例子:計(jì)算單級共模濾波器的插入損耗解:單級共模濾波器的原理電路如下圖所示共模等效電路其中差模等效電路其中,為不對稱造成的電感,一般為級計(jì)算出
6、等效電路的轉(zhuǎn)移矩陣,應(yīng)用式(9)計(jì)算出電源濾波器的共模和差模插入損耗.5.作業(yè):推倒出單級共模電源濾波器的插入損耗的具體表達(dá)式.