對一個經(jīng)過很好設(shè)計并且具有正確的屏蔽、接地措施的產(chǎn)品,仍然會有傳導(dǎo)干擾發(fā)射或傳導(dǎo)干擾進入產(chǎn)品。當(dāng)傳導(dǎo)發(fā)射(CE)不合格時,由于天線效應(yīng),設(shè)備的輻射發(fā)射(RE)也可能不合格。為了滿足EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的CE和CS(傳導(dǎo)敏感度)極限值要求,使用EMI濾波器是一種好方法。通常要采用某種形式的濾波以降低電源線及信號線的發(fā)射,濾波器衰減決定于源及負載阻抗。即若濾波器與源、負載阻抗不匹配,將會產(chǎn)生小的傳輸信號(EMI)功率。另外還要考慮電磁干擾是共模還是差模。共模是指兩導(dǎo)體上的對地參考噪聲電壓,差模是指一個導(dǎo)體相對另一個導(dǎo)體的電壓,一般情況下兩種電磁干擾都需要衰減。
1、濾波器的作用
在電磁屏蔽技術(shù)中我們已經(jīng)知道,任何直接穿透屏蔽體的導(dǎo)線都會造成屏蔽體的失效。在實際中,很多出現(xiàn)屏蔽問題的機箱(機柜)就是由于有導(dǎo)體直接穿過屏蔽箱而導(dǎo)致電磁兼容試驗失敗,這是缺乏電磁兼容經(jīng)驗的設(shè)計師感到困惑的典型問題之一。
解決這個問題的有效方法之一是在電纜的端口處使用濾波器,濾除電纜上不必要的頻率成份,即可以減小電纜產(chǎn)生的電磁輻射,也可以防止電纜上感應(yīng)到的環(huán)境噪聲傳進設(shè)備內(nèi)部。
概括的說:濾波器的作用是僅允許工作必須的信號頻率通過,而對工作不必要的信號頻率有很大的衰減作用,這樣就使產(chǎn)生干擾的機會減小為少。從電磁兼容的角度考慮,電源線也是一個穿過機箱的導(dǎo)體,它對設(shè)備電磁兼容性的影響與信號線是相同的。因此電源線上必須安裝濾波器。特別是近年來開關(guān)電源廣泛應(yīng)用,開關(guān)電源的特征除了體積小、效率高、穩(wěn)壓范圍寬外,強烈的電磁干擾發(fā)射也是一大特征,電源線上如果不安裝濾波器,就沒有可能滿足電磁兼容的要求。安裝在電源線上的濾波器稱為電源線干擾濾波器,安裝在信號線上的濾波器稱為信號線干擾濾波器。之所以這樣劃分,主要是兩者除了都有對電磁干擾有足夠大的抑制作用外,分別還有一些特殊的考慮:信號濾波器要考慮濾波器不能對工作信號有嚴(yán)重的影響,不能造成信號的失真。電源濾波器除了要保證滿足濾波的要求外,還要注意當(dāng)負載電流較大時,電路中的電感不能發(fā)生飽和(導(dǎo)致濾波器性能下降)。
2、濾波器的基本原理
(A)利用電容通高頻隔低頻的特性,將火線、零線高頻干擾電流導(dǎo)入地線(共模),或?qū)⒒鹁€高頻干擾電流導(dǎo)入零線(差模);
(B)利用電感線圈的阻抗特性,將高頻干擾電流反射回干擾源;
(C)利用干擾抑制鐵氧體可將一定頻段的干擾信號吸收轉(zhuǎn)化為熱量的特性,針對某干擾信號的頻段選擇合適的干擾抑制鐵氧體磁環(huán)、磁珠直接套在需要濾波的電纜上即可。
3、干擾濾波器的種類
根據(jù)要濾除的干擾信號的頻率與工作頻率的相對關(guān)系,干擾濾波器有低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器等種類。
低通濾波器是常用的一種,主要用在干擾信號頻率比工作信號頻率高的場合。如在數(shù)字設(shè)備中,脈沖信號有豐富的高次諧波,這些高次諧波并不是電路工作所必需的,但它們卻是很強的干擾源。因此在數(shù)字電路中,常用低通濾波器將脈沖信號中不必要的高次諧波濾除掉,而僅保留能夠維持電路正常工作低頻率。
電源線濾波器即是低通濾波器,它僅允許50Hz的電流通過,對其它高頻干擾信號有很大的衰減。常用的低通濾波器是用電感和電容組合而成的,電容并聯(lián)在要濾波的信號線與信號地之間(濾除差模干擾電流)或信號線與機殼地或大地之間(濾除共模干擾電流)電感串聯(lián)在要濾波的信號線上。按照電路結(jié)構(gòu)分,有單電容型(C型),單電感型,L型和反Γ型,T型,π型。
高通濾波器用于干擾頻率比信號頻率低的場合,如在一些靠近電源線的敏感信號線上濾除電源諧波造成的干擾。
帶通濾波器用于信號頻率僅占較窄帶寬的場合,如通信接收機的天線端口上要安裝帶通濾波器,僅允許通信信號通過。
帶阻濾波器用于干擾頻率帶寬較窄,而信號頻率較寬的場合,如距離大功率電臺很近的電纜端口處要安裝帶阻頻率等于電臺發(fā)射頻率的帶阻濾波器。
4、EMI電源濾波器
電磁干擾(EMI)電源濾波器是由電感、電容組成的無源器件。實際上它起兩個低通濾波器的作用,一個衰減共模干擾另一個衰減差模干擾。它能在阻帶(通常大于10KHz)范圍內(nèi)衰減射頻能量而讓工頻無衰減或很少衰減地通過。EMI電源濾波器是電子設(shè)備設(shè)計工程師控制傳導(dǎo)干擾和輻射電磁干擾的選工具。
5、電源線濾波器的主要指標(biāo)
在選用電源線濾波器時,應(yīng)主要考慮幾個方面的指標(biāo)。先是額定電壓/額定電流,其次是插入損耗,泄露電流(直流電源濾波器不考慮泄露電流的大?。?,結(jié)構(gòu)尺寸,是耐壓測試。由于濾波器內(nèi)部一般是經(jīng)過灌封處理的,因此環(huán)境特性不是主要問題。但是所使用的灌封材料和濾波電容器的溫度特性對電源濾波器的環(huán)境特性有一定影響。
濾波器的體積主要是由濾波電路中的電感所決定,電感線圈的體積越大,濾波器的體積也越大。
6、濾波器的安裝注意事項
為減小接地電阻,濾波器應(yīng)安裝在導(dǎo)電金屬表面或通過編織接地帶與接地點就近相連,避免細長接地導(dǎo)線造成較大的接地阻抗。
該文章來源于“鼎陽硬件設(shè)計與測試智庫”