电磁兼容原理技术及应用梁振光第4章节滤波.ppt

尚辅网 / 第4章 滤波 对于电路中传播的电磁骚扰，需要采用滤波技术加以抑制。 ? 滤波有多种分类方法： (2)按照在电路中的位置和作用：信号滤波、电源滤波、EMI滤波、电源去耦滤波和谐波滤波。 (3)按照电路中是否包含有源器件:：无源滤波和有源滤波 。 (4)按照频率特性：高通、低通、带通、带阻滤波 (1)按照滤波器的能量损耗特性：反射滤波器和损耗滤波器等。 4.1 滤波器的特性 滤波器的技术指标包括插入损耗、频率特性、阻抗特性、额定电压、额定电流、外形尺寸、工作环境、可靠性等。 1．插入损耗（Insertion Losses） 2．频率特性 滤波器的插入损耗随频率的变化即为频率特性。 频率特性可用中心频率、截止频率、最低使用频率和最高使用频率等参数描述。 3． 阻抗特性 滤波器的输入阻抗、输出阻抗直接影响其插入损耗特性。 在使用EMI滤波器时，应保证在输入、输出最大限度失配的情况下，有合乎要求的最佳抑制效果。 4． 额定电压 滤波器工作时允许的最高电压。 5． 额定电流 滤波器工作时，不降低插入损耗性能的最大使用电流。 4.2 反射式滤波器 反射式滤波器又称无损滤波器，其工作原理是在电磁信号传输路径上形成很大的特性阻抗不连续，使大部分电磁能量反射回信号源处。 反射式滤波器采用电感L、电容C储能元件组成的无源网络。 有很好的频率选择特性，但容易产生谐振。 根据频率特性分为低通、高通、带通、带阻滤波器，低通滤波器是电磁兼容中最常用的滤波器。 低通滤波器的基本电路形式 电容的作用是通过并联一个低阻抗的通路，使骚扰电流分流，从而减小负载中的骚扰电流； 电感的作用是通过串联一个高阻抗，阻断骚扰信号的流通，从而减小负载上的骚扰电压。 当滤波器的频率特性不能满足要求时，可以采取多个滤波器级联的方法。 对电路滤波，使负载端的干扰电压≤43dBμV ①在回路中串联340μH的滤波电感； ②在负载端并联1.8μF的滤波电容。 4.3 吸收式滤波器 吸收式滤波器又称有损滤波器，它采用有损耗的滤波元件，使骚扰信号的能量消耗在滤波器中，以达到抑制干扰的目的。 吸收式滤波可避免反射式滤波因寄生参数效应或阻抗不匹配引起的谐振，但其频率选择性较差。 吸收式滤波器采用铁氧体材料或其他有损耗材料，将导线穿过或缠绕在各种形状的铁氧体材料上，利用其电感及磁场涡流损耗阻断骚扰信号的传播。 1．铁氧体磁心 铁氧体磁心具有很好的高频骚扰抑制能力，被制成各种形状及大小，广泛应用于各种电子产品。 用铁氧体材料制成环状磁心，与从中穿过的导线构成有损电感，可起到滤除高频电磁骚扰的作用。 低频时主要取决于感抗，高频时铁耗成为阻抗的主要成分 使用铁氧体磁心时，应注意以下几点： (1)根据骚扰信号的频率范围，选择不同的磁心材料，如锰锌适于低频干扰，镍锌适于高频干扰； (2)对不同场合，选择不同形状的磁心材料，如珠形、环形、多孔形、扁平夹条形、表面贴装型等，且磁心尺寸要与导线直径相配合； (3)磁心在电路中的阻抗与所绕导线匝数有关，匝数多则阻抗大，但容易饱和，且线间分布电容大，对高频特性不利； (4)当用于电源线差模滤波时，由于其工作电流较大，磁心容易饱和，因此，必须增大磁心截面及选择具有高饱和值的材料，或在两个半环之间留有一定间气隙。 2．抗干扰电缆 抗干扰电缆是将铁氧体材料填充在同轴电缆的内、外导体之间构成的有损同轴电缆，它具有很好的高频衰减特性，可以起到较好的滤波效果。 用于抑制电磁骚扰在电路中传播的滤波器统称为电磁干扰滤波器（EMI滤波器），也有的称为射频干扰滤波器（RFI滤波器）。 4.4 电磁干扰滤波器 EMI滤波器通常是由串联电感和并联电容组成的低通滤波器。 4.4.1 EMI滤波器的基本电路结构 EMI滤波器不但要抑制经两根导线流通的骚扰信号（差模干扰），而且还要抑制经任一根导线与地回路流通的骚扰信号（共模干扰）。 差模干扰和共模干扰 EMI滤波器的基本电路 4.4.2 EMI滤波器的阻抗匹配问题 滤波器输入端的骚扰源阻抗ZS和输出端的负载阻抗ZL往往不能满足阻抗匹配条件。 为改善阻抗不匹配情况下的滤波效果，应跟据不同情况采用不同结构的滤波器。 一般原则是源、负载的低阻抗与串联电感相配合，高阻抗与并联电容相配合。 机理：当源、负载阻抗低时通过串联电感（高阻抗）可阻断骚扰信号的传输；当源、负载阻抗高时，串联电感（高阻抗）的阻断作用较小，而采用并联电容（低阻抗）可给骚扰信号提供一个低阻抗的分流通路，从而抑制骚扰信号的传播。