EMI濾波器特點(diǎn)介紹

EMI電源濾波器是改善電磁環(huán)境、抑制電磁干擾的既有效又經(jīng)濟(jì)的器件。但它的有效性是與正確的選擇息息相關(guān)，為此需要作一些深入淺出的介紹。

      一、電磁干擾的傳播途徑

由于大規(guī)模集成電路和網(wǎng)絡(luò)的飛速普及和應(yīng)用，人類(lèi)所處的電磁環(huán)境日益惡化，電磁污染已成為繼空氣、水質(zhì)、噪聲之后的第四類(lèi)污染源。為了治理日益惡化的電磁污染，有效的手段之一是隔斷電磁干擾的傳播途徑。

一般講電磁干擾的傳播途徑主要有傳導(dǎo)、輻射和感應(yīng)三種。電磁干擾通過(guò)金屬導(dǎo)體進(jìn)行傳播的方式稱(chēng)為傳導(dǎo)干擾。設(shè)備的正常工作往往都存在金屬導(dǎo)體的電源線、信號(hào)線、控制線等。因此這些導(dǎo)線就構(gòu)成了傳導(dǎo)干擾的傳播途徑，如果在這些導(dǎo)線進(jìn)入設(shè)備的入口處設(shè)置EMI濾波器就有可能隔斷電磁干擾的傳播途徑。

      二、EMI電源濾波器的特點(diǎn)

      1、雙向低通濾波器

設(shè)備的電源線是給設(shè)備提供直流或50Hz、400Hz工頻的電源導(dǎo)線，所以EMI濾波器不能隔斷直流和工頻電源，只能隔斷電磁干擾。由于電磁干擾的頻域遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直流和工頻頻域，那么對(duì)直流和工頻導(dǎo)通、對(duì)電磁干擾盡可能衰減的EMI濾波器，就一定是個(gè)低通濾波器。理想低通濾波器的衰減曲線應(yīng)呈矩形特性。又由于電路的相對(duì)對(duì)稱(chēng)性，所以對(duì)于電磁干擾具有雙向抑制的功能。

       2、失配的濾波電路

濾波電路可由單個(gè)電感L或單個(gè)電容C組成，也可由單個(gè)LC單元電路組成或幾個(gè)LC單元電路組成，總之，電路的復(fù)雜程度，要視要求的插入損耗（衰減）而定。

由于電磁干擾在傳播過(guò)程中往往可分解為線對(duì)地之間的共模干擾和線對(duì)線之間的差干擾，所以EMI電源濾波器一般也有與之相對(duì)應(yīng)的共模電路和差模電路。

舉應(yīng)用最廣泛、最普及的通用圖1電路為例, 并分解為圖2（a）、（b）共差模電路：

圖一：110電路

圖二（a）： 共模電路

   圖二（b）： 差模電路

由于電感L的感抗對(duì)于電磁干擾來(lái)講是高阻的（頻率愈高阻抗愈高）

電容C的容阻對(duì)于電磁干擾來(lái)講是低阻的（頻率愈高阻抗愈低）

因此對(duì)圖2（a）由單個(gè)LC單元組成的共模電路來(lái)講，LG、NG輸入端是高阻的，L’N’、N’G’輸出端是低阻的。

對(duì)圖2（b）由單個(gè)C組成的差模電路來(lái)講，LN、L’N’輸入端、輸出端都是低阻的。

那么在選擇EMI濾波器時(shí)，應(yīng)如何選擇它的電路呢？

為了獲得最佳的濾波效果，要求濾波器輸入端與其相連的阻抗和輸出端與其相連的阻抗都呈失配關(guān)系。其原因是：

失配是相對(duì)于匹配而言的。例如：測(cè)量EMI濾波器插入損耗的頻譜儀，要求接入頻譜儀輸入端的被測(cè)量物及其連接電纜均為50Ω；要求接入頻譜儀輸出端的顯示儀器及其連接電纜均也為50Ω，這是因?yàn)轭l譜儀要求在匹配條件下測(cè)量。

又如：一臺(tái)設(shè)備的電源線，它的前端接入電網(wǎng)，它的后端接入設(shè)備的逆變電源，為了抑制傳導(dǎo)干擾，往往在電源線與逆變電源之間接入EMI電源濾波器。這時(shí)EMI濾波器的輸入端是電網(wǎng)，EMI濾波器的輸出端是逆變電源。一般講電網(wǎng)以感性低阻抗為主，逆變電源以容性低阻抗為主，而且無(wú)論是電網(wǎng)阻抗或逆變電源阻抗都是隨負(fù)載和頻率變化的。因此要想讓EMI濾波器與電網(wǎng)和逆變電源匹配是很困難的。換句話說(shuō)，EMI濾波器在實(shí)際使用中均處于失配狀態(tài)，從這個(gè)意義上講失配的概念是廣義的。但是為了獲得最佳的濾波效果，在選擇濾波器電路時(shí)，卻可以通過(guò)擴(kuò)大失配的辦法來(lái)提高濾波效果。

舉例說(shuō)明：對(duì)于以低阻抗為主的電網(wǎng)，如果EMI濾波器輸入端采用高阻抗共模串聯(lián)電感的話，那么當(dāng)載在電網(wǎng)上的電磁干擾中的共模成分通過(guò)EMI濾波器時(shí)，必然大部分壓降在高阻抗的輸入端。換句話說(shuō), 電網(wǎng)上的電磁干擾大部分都降在濾波器上了，如表1左上圖所示。

對(duì)于以低阻抗為主的逆變電源，道理是一樣的。區(qū)別僅在于由逆變電源輸入端輸出的電磁干擾中的共模成分通過(guò)濾波器輸出端時(shí)，必然大部分壓降在高阻抗共模串聯(lián)電感的輸出端上，如表1右上圖所示。以上說(shuō)明EMI濾波器對(duì)于電磁干擾具有雙向抑制的功能。

對(duì)于差模干擾，如果要提高濾波器的抑制效果，惟有使它的容抗輸入端的電網(wǎng)阻抗和輸出端的逆變電源阻抗還要低的多，才能使載在電網(wǎng)上和逆變電源輸出上的電磁干擾在通過(guò)濾波器時(shí)被其容抗所傍路如圖2（b）或表1左下圖所示。上述條件往往對(duì)電網(wǎng)較符合，對(duì)逆變電源往往就難以符合了，所以對(duì)于逆變電源往往需要增加差模電感如圖3所示。

圖三：差模電路

最后根據(jù)失配原則可以歸納出一張符合一般規(guī)律、帶有指導(dǎo)意義的圖表。

表一：濾波器應(yīng)遵循的連接規(guī)律