视频在线视频

欢迎各位同学继续回到电磁兼容的课堂

我们接着讲第十三讲

电磁干扰滤波器的设计

对于电源的电磁干扰滤波器来说

它要能够承受相当高的

低频工作电压和额定的电流

它要考虑

输入输出阻抗不匹配和滤波器性能的影响

还要考虑对滤波器串联阻抗

及并联阻抗的限制

它不但能够抑制差模噪声

而且要能够抑制共模噪声

同时也要采用一个最经济的电路结构

前面我们介绍了共模扼流圈

我们可以采用

共模扼流圈与电容配合

来形成共模电源的滤波器

以及差模电源的滤波器

以及混合的滤波器

同时能够对共模和它们都起作用的

我们在线间加入电容是起到差模抑制的作用

而在线跟地之间串入电容

是起到抑制共模的作用

电源线滤波器的最基本的结构

可由在电源线的相线和中线上

均串联扼流圈来构成

可以分别接电容器到地线

它的连接线要采用这种V形结构

我们又叫凯文接线

来消除引线的电感

提升滤波器的性能

左边是差模电容

右边T型结构是共模电容

这是它对应的基本电路

以及差模的等效电路和共模的等效电路

电磁干扰滤波器的插入损耗

可以通过测量来获得

这个图给出的是共模插入损耗的测量电路图

可以将相线跟零线连接起起来进行测量

而插入损耗测量的是回路间的性能

所以必须在两边采用一个1:1的变压器

将电流引入滤波器的回路来进行测量

那电源滤波器与

通信和信号处理的滤波器有什么差别呢

对于电源滤波器来说

滤波器中用的电感和电容元件

通常需要处理和承受大的无功电流和无功电压

并且必须具有大的无功率容量

而信号处理中用的滤波器

通常总是按照阻抗完全匹配状态设计的

所以可以保证得到预期的滤波特性

在EMC实际中有时滤波器

不得不在失配的状态下运行

必须认真考虑它们的失配特性

信号滤波器不能对工作信号有严重的影响

不能造成信号的失真

电源滤波器当负载电流较大时

电路中的电感不能发生饱和

而导致滤波器的性能下降

下面介绍一下数字信号线的电磁干扰滤波器

电磁干扰会使逻辑电路翻转

逻辑关系出错

误动作 定时脉冲的时间序列产生大的偏差

数字信号线电磁干扰滤波器的作用是抑制

干扰信号对数字电路的影响

以及在数字电路运行时产生的电磁干扰信号

另外一般采用扼流圈 磁珠和双孔磁珠等

来实现数字信号线的电磁干扰滤波

在磁环上绕制共模线圈的扼流圈

能保证使用时磁环上产生的磁通互相抵消

以保证扼流圈的电感量不会发生变化

在实际应用中

一组线圈接数字信号线

另一组线圈则接相应的回线

而磁性滤波可以将对逻辑电平

造成威胁的高频干扰抑制到安全的水平

用大的磁环

将所有数字信号线都在上面绕一圈

来实现磁性滤波

它既能抑制差模干扰

也能够抑制共模干扰信号

但是它的体积会比较大

也可以用磁环套在数字信号线束的外面

来形成磁性滤波

或者用特制的软质磁氧体夹子

夹在数字信号线扁平电线束上面

这是一些常用的数字信号滤波器的一些名称

以及它对应的性能

可以根据使用场所来进行选择

为了保证信号的不失真传输

在信号电路中使用的无源滤波器

必须工作在阻抗匹配的状态

因此

这类滤波器是最规范标准化的无源滤波器

印刷电路板的电磁干扰滤波

一般采用三端口电容器

以及共模扼流圈

三引出端的接线电感

是串入信号线内的

形成了T型的滤波器

滤波器的设计

应该按照下面的步骤

首先确定它的电压

其次确定它的截止频率

保证滤波器的通带

覆盖功能性信号的带宽

最大限度地滤除不必要的高频干扰

对于模拟信号要保证截止频率大于信号的带宽

对于数字信号

它的频率为1/πtᵣ

tᵣ是它的脉冲上升

下降的时间

而对于周期性信号

取的是脉冲重复频率的15倍

另外就是要确定滤波器的电容

电容值越大

它的截止频率就会越低

下面介绍一下

单击LC滤波器的设计

它的源阻抗和负载阻抗都是电阻

并且相等

这样的话我们就可以得到

它的插入损耗的计算公式

这里面有个D

一个大的D

D是1-d除以根号d

d是等于L除以CR²

另外还有一个是F

F可以看作是截止频率的规一化的频率

我们要设计一个150kHz处

提供60分贝 的插入损耗的单级LC滤波器

我们从这个图可以看出

它的截止频率应该是5kHz

它归一化的频率值F就是30

从这个表我们可以得到d的值

根据它的截止频率

等于2π根号LC是等于5kHz

这样的话由这两个公式

我们就可以

估算出它的电感电容的值

滤波器的级数越多

它的性能就越好

根据这个F的值的范围

我们可以确定最为合理的滤波器的基数

可以从这个图来确定

另外在滤波器使用中要注意一些问题

因为滤波器使用不当会带来新的干扰

如滤波器与端阻抗之间失配会产生振铃现象

滤波器对于某一频率会产生谐振

本身缺乏良好的屏蔽

或接地不当

会引进新的干扰

另外工作条件不当

如超过额定电压

超过额定电流以及允许的温度范围

它就会工作不稳定甚至失效和损坏

另外还会对有用信号会带来一定的畸变

下面简单的介绍一下滤波器的安装

正确安装电磁干扰滤波器

内部的元件位置时

应该考虑滤波器的电感的杂散磁场

滤波电容器的走线

滤波电容器的引性走向和接地

对于无屏蔽的场所

滤波器要靠近被滤波导线

或者是线路板的另一端

在有屏蔽的场所应该是安装在屏蔽的界面上

另外要为滤波器设置一个干净的地

同时在平行导线上面布置滤波器时

一定不要错开布置

防止之间的耦合

另外滤波器要靠近接口布置

在接口处设置挡板

线路板的干净地

与金属机箱和大金属板紧密的搭接

下面介绍一下面板上一些简单的滤波方法

我们可以采用容量适当的

瓷片电容或独石电容

让它的引线尽量的短

并在入口形成有效的滤波的效果

另外对于连接器进入设备内部可以采用隔离舱

但在隔离舱上面要加馈通滤波器

也就是说加电容

这些图给出了一些错误的电源线

滤波器的安装方式

第一个图

它的滤波器靠近设备内部

前面这些线或者设备内部引入电磁干扰

另外第二个图滤波器和内部的线之间折叠布置

这样的话被滤除干扰的线路上面

又会与前面没有滤波的线路耦合

产生新的电磁干扰

第三个图

滤波器是通过细线接地

这样的话它的高频效果会非常差

最后面介绍一个全面的滤波器的方案

应该设置一个隔离舱来布置滤波器

滤波器在穿透外壳进入隔离舱

和穿透隔离舱进入内部的时候

都要采用馈通滤波来消除界面的影响

最后总结一下

电源线滤波器

工作在源端和负载端阻抗失配的状态

而信号干扰滤波器则工作在完全匹配的状态

在电磁兼容设计中

有时滤波器不得不在适配的状态下运行

必须认真考虑它们的适配特性

电源线滤波安装方式

对其效果影响很大

以上就是本讲内容

谢谢各位同学