电源线滤波器的设计与实现

《电源线滤波器的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、电源线滤波器的设计与实现【摘要】本文给出了电源滤波器插入损耗的计算及测量方法，详细介绍了电源线滤波器的工作原理、设计方法、器件选型及正确安装方法。电源线滤波器解决传导发射，不仅提高了电子设备的抗干扰能力，同时也提高了电子设备的电磁兼容性。【关键词】电源线滤波器；插入损耗；电磁干扰(EMI)；共模扼流圈公告：由于博客上传量有限，所以本文未能上传图片和公式。想要完整论文(包含电路图和公式，测试性能等)的博友请到我的豆丁上去下载：给大家带来的不便，请谅解！1引言1.1电磁干扰(EMI)在错宗复杂的电磁环境里，任何电器设备不仅要能承受外来的电磁干扰，还要不会对

2、其他的电器设备产生不可承受的电磁干扰。所以我们要求我们的电器产品要具有电磁兼容性(EMC)。电子以及电器设备的电磁干扰一般都是通过产品的外壳、交/直流电源端口、信号线、控制线以及地线等发射或接受。按照EMI的传播途径，可以将其分为电磁辐射干扰和电磁传导干扰。1.2电源线滤波器的作用电源线滤波器的作用是不仅要防止设备本身产生的电磁干扰进入电源线,同时防止电源线上的干扰进入设备。电源线滤波器是一种低通滤波器,它允许频率低的工作电流通过,而不允许频率较高的电磁干扰电流通过。电源线滤波器是双向的,它既能防止电网上的干扰进入设备,对设备产生不良影响,使设备满足传

3、导敏感度的要求；又能防止设备内的电磁干扰通过电源线传到电网上,使设备满足传导发射的要求。凡是能够产生较强干扰的设备和对外界干扰敏感的设备都要使用电源线滤波器。能产生较强干扰的设备有：含有脉冲电路(微处理器)的、使用开关电源的、使用可控硅的、变频调速的、含有马达的等。敏感电路如使用微处理器的设备、小信号模拟电路等[1]。1.3EMC标准EMC标准不但规定了设备对外发射EMI允许的极限值，而且还规定了设备有电磁兼容性并且要求设备既有对外抗干扰性又有对内抗干扰性。这些对外传导EMI发射规定的极限值都是用电压来表示的，单位是dB。在EN50081-1标准所规定

4、的干扰电平极限值是用途最广泛的。一般用于家庭、商业、工业等等，其极限值最高为60dB，范围是30dB-60dB。而EN50081-2标准所规定的适用于重工业的一般在60dB-80dB[1]。1.4电源线滤波器电源线是电磁干扰进入和进出电子和电器设备的主要通道，而电源线滤波器只让有用、规定频率的信号通过，而高于和低于电源频率的干扰信号将得到电源线滤波器的衰减和抑制。而我们知道的干扰信号有差模干扰信号和共模干扰信号，我们定义在火线和零线回路上的干扰信号为差模干扰信号，而在火线与地线以及零线与地线回路的干扰信号称为共模干扰信号。1.5电源线滤波器的插入损耗以

5、及测量1.5.1插入损耗的定义电源线滤波器为无源双向网络、具有传输特性，安全取决于电源与负载阻抗，并由复杂传输特性的幅度来描述电源线滤波器的衰减性能，即由插入损耗衰减曲线来描述。插入损耗是电源线滤波器最重要的电气性能参数。如果信号发生器的输出阻抗等于接收机的输入阻抗,并与电源线滤波器输入,输出阻抗相等时且它们的阻抗都等于50欧时那么插入损耗IL定义为：在电源线滤波器没接入时从干扰源端传到负载的功率P1和在接入电源线滤波器后从干扰源传输到负载的功率P2之比，一般用分贝(dB)表示，插入损耗分贝值越大就说明该电源线滤波器的抑制噪声干扰就越强，所以我们要设计

6、插入损耗尽量大的电源线滤波器。其公式如下：1.5.2电源线滤波器插入损耗的测量根据插入损耗的定义，我们知道在输入和输出阻抗相等的情况下，且等于50欧，但是，在实际电源线滤波器环境中，电源阻抗与负载阻抗都是没有规定是相等，也不可能完全相等的，所以最通用的办法是使电源和负载的阻抗各为50欧，这样的插入损耗就可以直接用频率分析仪测得测量插入损耗的电路如图1-1所示[2]。(a)插入前(b)插入后图1-1插入损耗测量E是(噪声)信号发生器，Z1是信号源的内部阻抗，Z2是负载阻抗，一般取50Ω。噪声频率范围可选在10kHz~30MHz或更高。先在不同频率下分别测

7、出插入前后负载上的噪声压降，有噪声压降就可以知道负载的功率，由此可计算出每个典型频率点的插入损耗值，并可以在此基础上绘出插入损耗曲线[2]。如图1-2所示[2]。图1-2插入损耗曲线图1.6干扰源与干扰信号的传播途径干扰源不仅对电子设备上的电源线上有各种电磁干扰，而且在电子设备在完成其功能的同时也产生各种电磁干扰。最普通的传导干扰源是功率电子产品，比如开关电源、电机驱动器、相角控制器等等。而EMI干扰信号的传播途径以两种方式传播：一种是以辐射方式即通过电磁场耦合或以干扰源与受扰设备间的电磁波形式传播。另一种是传导方式即将电磁干扰的能量以电源线和数据线传

8、播[3]。1.7干扰类型干扰分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是在每一相与地间产生的电磁干扰即相