開關(guān)電源的干擾及抑制
2013-9-12 11:17:07??????點(diǎn)擊：
一.電源噪聲的基本概念
電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導(dǎo)噪聲的頻譜大致為10kHz～30MHz，最高可達(dá)150MHz。電源噪聲，特別是瞬態(tài)噪聲干擾，其上升速度快、持續(xù)時間短、電壓振幅度高、隨機(jī)性強(qiáng)，對微機(jī)和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴(yán)重干擾根據(jù)傳播方向的不同，電源噪聲可分為兩大類：
①. 一類是從電源進(jìn)線引入的外界干擾;
②. 一類是由電子設(shè)備產(chǎn)生并經(jīng)電源線傳導(dǎo)出去的噪聲。
從形成特點(diǎn)看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種。
①. 串模干擾是兩條電源線之間（簡稱線對線）的噪聲。
②. 共模干擾則是兩條電源線對大地（簡稱線對地）的噪聲。
二.開關(guān)電源的干擾
開關(guān)電源屬于強(qiáng)干擾源，其本身產(chǎn)生的干擾直接危害著電子設(shè)備的正常工作。因此，抑制開關(guān)電源本身的電磁噪聲，同時提高其對電磁干擾的抗擾性，在設(shè)計和開發(fā)過程中需要特別的關(guān)注。
開關(guān)電源的干擾一般分為兩大類：一是開關(guān)電源內(nèi)部元器件形成的干擾；二是由于外界因素影響而使開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾。
2.1 內(nèi)部元器件干擾
開關(guān)電源產(chǎn)生的EMI主要是由基本整流器產(chǎn)生的高次諧波電流干擾和功率變換電路產(chǎn)生的尖峰電壓干擾。
①．基本整流器的整流過程是產(chǎn)生EMI最常見的原因。這是因?yàn)楣ゎl交流正弦波通過整流后不再是單一頻率的電流，而變成一直流分量和一系列頻率不同的諧波分量，諧波(特別是高次諧波)會沿著輸電線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，使前端電流發(fā)生畸變，一方面使接在其前端電源線上的電流波形發(fā)生畸變，另一方面通過電源線產(chǎn)生射頻干擾。
②．功率變換電路是開關(guān)穩(wěn)壓電源的核心。產(chǎn)生這種脈沖干擾的主要元件為：
a.開關(guān)管。開關(guān)管及其散熱器與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容，當(dāng)開關(guān)管流過大的脈沖電流(大體上是矩形波)時，該波形含有許多高頻成份；同時，開關(guān)電源使用的器件參數(shù)如開關(guān)功率管的存儲時間，輸出級的大電流，開關(guān)整流二極管的反向恢復(fù)時間，會造成回路瞬間短路，產(chǎn)生很大短路電流，另外，開關(guān)管的負(fù)載是高頻變壓器或儲能電感，在開關(guān)管導(dǎo)通的瞬間，變壓器初級出現(xiàn)很大的涌流，造成尖峰噪聲。
b.高頻變壓器。 開關(guān)電源中的變壓器，用作隔離和變壓，但由于漏感的原因，會產(chǎn)生電磁感應(yīng)噪聲；同時，在高頻狀況下變壓器層間的分布電容會將一次側(cè)高次諧波噪聲傳遞給次級，而變壓器對外殼的分布電容形成另一條高頻通路，使變壓器周圍產(chǎn)生的電磁場更容易在其他引線上耦合形成噪聲。
c.整流二極管。整流二極管二次側(cè)整流二極管用作高頻整流時，由于反向恢復(fù)時間的因素，往往正向電流蓄積的電荷在加上反向電壓時不能立即消除(因載流子的存在，還有電流流過)。一旦這個反向電流恢復(fù)時的斜率過大，流過線圈的電感就產(chǎn)生了尖峰電壓，在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾，其頻率可達(dá)幾十MHz。
d.電容、電感器和導(dǎo)線。開關(guān)電源由于工作在較高頻率，會使低頻元件特性發(fā)生變化，由此產(chǎn)生噪聲。
2.2 外部干擾
開關(guān)電源外部干擾可以以“共?！被颉安钅！狈绞酱嬖凇８蓴_類型可以從持續(xù)期很短的尖峰干擾到完全失電之間進(jìn)行變化。其中也包括電壓變化、頻率變化、波形失真、持續(xù)噪聲或雜波以及瞬變等，電源干擾的類型如下表所示。
1跌落雷擊；重載接通；電網(wǎng)電壓低下 失電惡劣的氣候；
2變壓器故障；其他原因的故障
頻率偏移發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定；區(qū)域性電網(wǎng)故障
4電氣噪聲雷達(dá)；無線電訊號；電力公司和工業(yè)設(shè)備的飛??；轉(zhuǎn)換器和逆變器
5浪涌突然減輕負(fù)載；變壓器的抽頭不恰當(dāng)
6諧波失真整流；開關(guān)負(fù)載；開關(guān)型電源；調(diào)速驅(qū)動
7瞬變雷擊；電源線負(fù)載設(shè)備切換；功率因素補(bǔ)償電容切換；空載電動機(jī)的斷開
以上幾種干擾中，能夠通過電源進(jìn)行傳輸并造成設(shè)備的破壞或影響其工作的主要是電快速瞬變脈沖群和浪涌沖擊波，而靜電放電等干擾只要電源設(shè)備本身不產(chǎn)生停振、輸出電壓跌落等現(xiàn)象，就不會造成因電源引起的對用電設(shè)備的影響。
三.抑制干擾的一些措施
抑制電磁干擾應(yīng)該從騷擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備人手。首先應(yīng)該抑制騷擾源，直接消除干擾原因；其次是消除騷擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力，減低其對噪聲的敏感度。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。
3.1 屏蔽
采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開關(guān)電源的電磁輻射干擾，即用電導(dǎo)率良好的材料對電場進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對磁場進(jìn)行屏蔽。
3.2 接地
所謂接地，就是在兩點(diǎn)間建立傳導(dǎo)通路，以便將電子設(shè)備或元器件連接到某些叫作“地”的參考點(diǎn)上。接地是開關(guān)電源設(shè)備抑制電磁干擾的重要方法，電源某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用。在電路系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)遵循“一點(diǎn)接地”的原則，如果形成多點(diǎn)接地，會出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路，當(dāng)磁力線穿過該環(huán)路時將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲。實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接地”，因此，為降低接地阻抗，消除分布電容的影響而采取平面式或多點(diǎn)接地，利用一個導(dǎo)電平面作為參考地，需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進(jìn)一步減小接地回路的壓降，可用旁路電容減少返回電流的幅值。在低頻和高頻共存的電路系統(tǒng)中，應(yīng)分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨(dú)連接后，再連接到公共參考點(diǎn)上。
3.3 濾波
濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計中具有極其重要的作用。EMI濾波器作為抑制電源線傳導(dǎo)干擾的重要單元，可以抑制來自電網(wǎng)的干擾對電源本身的侵害，也可以抑制由開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。在濾波電路中，還采用很多專用的濾波元件，如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán)，它們能夠改善電路的濾波特性。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計或選擇濾波器，并正確地安裝和使用濾波器，是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。
四.電磁干擾濾波器
電磁干擾濾波器也稱為EMI 濾波器，它對串模、共模干擾都起到抑制作用，能有效地抑制電網(wǎng)噪聲，提高電子設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性，可廣泛用于電子測量儀器、計算機(jī)機(jī)房設(shè)備、開關(guān)電源、測控系統(tǒng)等領(lǐng)域。
4.1直流電網(wǎng)電磁干擾濾波器
4.2 基本電路
該五端器件有兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端，使用時外殼應(yīng)接路中包括共模扼流圈（亦稱共模電感）L、濾波電容C1～C4。L對串模干擾不起作用，但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時，由于兩個線圈的磁通方向相同，經(jīng)過耦合后總電感量迅速增大，因此對共模信號呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易通過，故稱作共模扼流圈。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁環(huán)上，當(dāng)有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強(qiáng)。需要指出，當(dāng)額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。此外，適當(dāng)增加電感量，可改善低頻衰減特性。C1和C2采用薄膜電容器，容量范圍大致是0.01μF～0.47μF,主要用來濾除串模干擾。C3和C4跨接在輸出端，并將電容器的中點(diǎn)接地，能有效地抑制共模干擾。C3和C4亦可并聯(lián)在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量范圍是2200pF～0.1μF。為減小漏電流，電容量不得超過0.1μF，并且電容器中點(diǎn)應(yīng)與大地接通。C1～C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。兩級復(fù)式EMI濾波器電路效果比圖一效果更佳。
4.1.3 EMI濾波器在開關(guān)電源中的應(yīng)用
為減小體積、降低成本，單片開關(guān)電源一般采用簡易式單級EMI濾波器，典型電路，R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進(jìn)線端L、N不帶電，保證使用的安全性。
MI濾波器能有效抑制單片開關(guān)電源的電磁干擾。
4.1.4直流EMI濾波器
為了抑制開關(guān)電源對其電流負(fù)載產(chǎn)生共模、差模干擾，開關(guān)電源直流輸出端往往使用直流ＥＭＩ濾波器。
顯然，這是一個共模扼流圈的典型單環(huán)濾波電路。根據(jù)電路特點(diǎn)，它只適用于直流輸出端對地對稱的電源電路。
如果直流輸出是非對地對稱電路，該電路為采用二級差模電感電路。如果插入損耗允許，當(dāng)然也可采用一級差模電感電路。
4.2 AC電網(wǎng)常用EMI濾波器
4.2.1差模濾波電路
由于開關(guān)電源的開關(guān)頻率諧波噪聲源阻抗為低阻抗，所以與之相對應(yīng)的濾波器輸出端應(yīng)是高阻抗串聯(lián)大電感ＬＤＭ。
ＡＣ電網(wǎng)火線和零線之間是低阻抗，所以與之對應(yīng)的濾波器輸入端也應(yīng)是高阻抗串聯(lián)大電感ＬＤＭ。如果想再進(jìn)一步抑制差模噪聲，可以在濾波器輸入端并接線間電容ＣＸ１，條件是它的阻抗要比ＡＣ電網(wǎng)火線、零線之間的阻抗還要低得多。
開關(guān)電源工頻諧波噪聲源阻抗是高阻抗，所以與之相對應(yīng)的濾波器輸出端應(yīng)是低阻抗并聯(lián)大電容ＣＸ２。
4.2.2組合濾波器電路電路
根據(jù)要求插入損耗，可求出濾波電路的ＬＣＭ、ＬＤＭ、Ｃx、Ｃy的值。如果單環(huán)電路的插入損耗不能滿足要求時，應(yīng)該選擇雙環(huán)電路。
4.2.3交流三相濾波電路
交流三相濾波電路又分為三相三線制和三相四線制兩種。
每一相電路即每相對地電路和典型單相電路就不難發(fā)現(xiàn)，其共模電路三相采用π型電路，單相采用Ｌ型電路；而差模電路三相的輸出端有Ｃx電容，單相的輸出端無Ｃx電容。
對比雙環(huán)單相和三相三線制濾波電路不難發(fā)現(xiàn)，三相中的每一相電路和單相電路完全一樣。
典型單環(huán)有差模電感的三相三線制濾波電路。大家可以和單環(huán)有差模電感的單相濾波電路相比較。
比較三相中的每一相電路即每相對中線電路和單相電路，同樣差模電路三相的輸出端有Ｃx電容。對地的共模電路三相采用π型電路，但區(qū)別的是Ｃy電容對每相來講是公用的。
4.3 選擇濾波器的注意點(diǎn)
1 明確工作頻率和所要抑制的干擾頻率，如兩者非常接近，則需要應(yīng)用頻率特性非常陡峭的濾波器，才能把兩種頻率分開；
2保證濾波器在高壓情況下能夠可靠地工作；
3濾波器連續(xù)通以最大額定電流時，其溫升要低，以保證在該額定電流連續(xù)工作時，不破壞濾波器中元件的工作性能；
4為使工作時的濾波器頻率特性與設(shè)計值相符合，要求與它連接的信號源阻抗和負(fù)載阻抗的數(shù)值等于設(shè)計時的規(guī)定值：
濾波器必須具有屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽箱蓋和本體要有良好的電接觸，濾波器的電容引線應(yīng)盡量短，最好選用短引線低電感的穿心電容；
要有較高的工作可靠性，因?yàn)樽鞣雷o(hù)電磁干擾用的濾波器，其故障往往比其他元器件的故障更難找。
4.4 安裝濾波器的注意點(diǎn)
電源線路濾波器應(yīng)安裝在離設(shè)備電源人口盡量靠近的地方，不要讓未經(jīng)過濾波器的電源線在設(shè)備框內(nèi)迂回；
濾波器中的電容器引線應(yīng)盡可能短，以免因引線感抗和容抗在較低頻率上諧振；濾波器的接地導(dǎo)線上有很大的短路電流通過，會引起附加的電磁輻射，故應(yīng)對濾波器元件本身進(jìn)行良好的屏蔽和接地處理；
濾波器的輸人和輸出線不能交叉，否則會因?yàn)V波器的輸入和輸出電容耦合通路引起串?dāng)_，從而降低濾波特性，通常的辦法是輸入和輸出端之間加隔板或屏蔽層。
濾波器的接地點(diǎn)應(yīng)和設(shè)備機(jī)殼的接地點(diǎn)取得一致，并盡量縮短濾波器的接地線。若接地點(diǎn)不在一處，那么濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經(jīng)兩接地點(diǎn)的途徑時，會將噪聲引入設(shè)備內(nèi)的其他部分。其次，濾波器的接地線會引入感抗，它能導(dǎo)致濾波器高頻衰減特性的變壞。金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波器時，它與設(shè)備機(jī)殼的接地線應(yīng)可能的短。
（a）不正確的安裝方法
（b）正確的安裝方法
濾波器要安裝在設(shè)備電源線輸入端，連線要盡量短；設(shè)備內(nèi)部電源要安裝在濾波器的輸出端。若濾波器在設(shè)備內(nèi)的輸入線長了，在高頻端輸入線就會將引入的傳導(dǎo)干擾耦合給其他部分。若設(shè)備內(nèi)部電源安裝在濾波器的輸入端，由于連線過長，也會導(dǎo)致同樣的結(jié)果。
確保濾波器輸入線和輸出線分離
若濾波器輸入、輸入線捆扎在一起或相互安裝過近，那么由于它們之間的耦合，可能使濾波器的高頻衰減降低。若輸入、輸出線必須接近，那么都必須采用雙絞線或屏蔽線。
要將噪聲濾波器正確地連接到設(shè)備內(nèi)部的每一單元。
若帶有單獨(dú)電源的若干單元安裝在一個機(jī)殼內(nèi)，那么必須把每一個單元視為設(shè)備的獨(dú)立部分。每一單元必須連接各自的噪聲濾波器，否則在機(jī)殼內(nèi)，這些單元中的每一單元的噪聲都會傳導(dǎo)給其他單元格。
電源噪聲是電磁干擾的一種，其傳導(dǎo)噪聲的頻譜大致為10kHz～30MHz，最高可達(dá)150MHz。電源噪聲，特別是瞬態(tài)噪聲干擾，其上升速度快、持續(xù)時間短、電壓振幅度高、隨機(jī)性強(qiáng)，對微機(jī)和數(shù)字電路易產(chǎn)生嚴(yán)重干擾根據(jù)傳播方向的不同，電源噪聲可分為兩大類：
①. 一類是從電源進(jìn)線引入的外界干擾;
②. 一類是由電子設(shè)備產(chǎn)生并經(jīng)電源線傳導(dǎo)出去的噪聲。
從形成特點(diǎn)看，噪聲干擾分串模干擾與共模干擾兩種。
①. 串模干擾是兩條電源線之間（簡稱線對線）的噪聲。
②. 共模干擾則是兩條電源線對大地（簡稱線對地）的噪聲。
二.開關(guān)電源的干擾
開關(guān)電源屬于強(qiáng)干擾源，其本身產(chǎn)生的干擾直接危害著電子設(shè)備的正常工作。因此，抑制開關(guān)電源本身的電磁噪聲，同時提高其對電磁干擾的抗擾性，在設(shè)計和開發(fā)過程中需要特別的關(guān)注。
開關(guān)電源的干擾一般分為兩大類：一是開關(guān)電源內(nèi)部元器件形成的干擾；二是由于外界因素影響而使開關(guān)電源產(chǎn)生的干擾。
2.1 內(nèi)部元器件干擾
開關(guān)電源產(chǎn)生的EMI主要是由基本整流器產(chǎn)生的高次諧波電流干擾和功率變換電路產(chǎn)生的尖峰電壓干擾。
①．基本整流器的整流過程是產(chǎn)生EMI最常見的原因。這是因?yàn)楣ゎl交流正弦波通過整流后不再是單一頻率的電流，而變成一直流分量和一系列頻率不同的諧波分量，諧波(特別是高次諧波)會沿著輸電線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，使前端電流發(fā)生畸變，一方面使接在其前端電源線上的電流波形發(fā)生畸變，另一方面通過電源線產(chǎn)生射頻干擾。
②．功率變換電路是開關(guān)穩(wěn)壓電源的核心。產(chǎn)生這種脈沖干擾的主要元件為：
a.開關(guān)管。開關(guān)管及其散熱器與外殼和電源內(nèi)部的引線間存在分布電容，當(dāng)開關(guān)管流過大的脈沖電流(大體上是矩形波)時，該波形含有許多高頻成份；同時，開關(guān)電源使用的器件參數(shù)如開關(guān)功率管的存儲時間，輸出級的大電流，開關(guān)整流二極管的反向恢復(fù)時間，會造成回路瞬間短路，產(chǎn)生很大短路電流，另外，開關(guān)管的負(fù)載是高頻變壓器或儲能電感，在開關(guān)管導(dǎo)通的瞬間，變壓器初級出現(xiàn)很大的涌流，造成尖峰噪聲。
b.高頻變壓器。 開關(guān)電源中的變壓器，用作隔離和變壓，但由于漏感的原因，會產(chǎn)生電磁感應(yīng)噪聲；同時，在高頻狀況下變壓器層間的分布電容會將一次側(cè)高次諧波噪聲傳遞給次級，而變壓器對外殼的分布電容形成另一條高頻通路，使變壓器周圍產(chǎn)生的電磁場更容易在其他引線上耦合形成噪聲。
c.整流二極管。整流二極管二次側(cè)整流二極管用作高頻整流時，由于反向恢復(fù)時間的因素，往往正向電流蓄積的電荷在加上反向電壓時不能立即消除(因載流子的存在，還有電流流過)。一旦這個反向電流恢復(fù)時的斜率過大，流過線圈的電感就產(chǎn)生了尖峰電壓，在變壓器漏感和其他分布參數(shù)的影響下將產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾，其頻率可達(dá)幾十MHz。
d.電容、電感器和導(dǎo)線。開關(guān)電源由于工作在較高頻率，會使低頻元件特性發(fā)生變化，由此產(chǎn)生噪聲。
2.2 外部干擾
開關(guān)電源外部干擾可以以“共?！被颉安钅！狈绞酱嬖凇８蓴_類型可以從持續(xù)期很短的尖峰干擾到完全失電之間進(jìn)行變化。其中也包括電壓變化、頻率變化、波形失真、持續(xù)噪聲或雜波以及瞬變等，電源干擾的類型如下表所示。
1跌落雷擊；重載接通；電網(wǎng)電壓低下 失電惡劣的氣候；
2變壓器故障；其他原因的故障
頻率偏移發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定；區(qū)域性電網(wǎng)故障
4電氣噪聲雷達(dá)；無線電訊號；電力公司和工業(yè)設(shè)備的飛??；轉(zhuǎn)換器和逆變器
5浪涌突然減輕負(fù)載；變壓器的抽頭不恰當(dāng)
6諧波失真整流；開關(guān)負(fù)載；開關(guān)型電源；調(diào)速驅(qū)動
7瞬變雷擊；電源線負(fù)載設(shè)備切換；功率因素補(bǔ)償電容切換；空載電動機(jī)的斷開
以上幾種干擾中，能夠通過電源進(jìn)行傳輸并造成設(shè)備的破壞或影響其工作的主要是電快速瞬變脈沖群和浪涌沖擊波，而靜電放電等干擾只要電源設(shè)備本身不產(chǎn)生停振、輸出電壓跌落等現(xiàn)象，就不會造成因電源引起的對用電設(shè)備的影響。
三.抑制干擾的一些措施
抑制電磁干擾應(yīng)該從騷擾源、傳播途徑和受擾設(shè)備人手。首先應(yīng)該抑制騷擾源，直接消除干擾原因；其次是消除騷擾源和受擾設(shè)備之間的耦合和輻射，切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設(shè)備的抗擾能力，減低其對噪聲的敏感度。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。
3.1 屏蔽
采用屏蔽技術(shù)可以有效地抑制開關(guān)電源的電磁輻射干擾，即用電導(dǎo)率良好的材料對電場進(jìn)行屏蔽，用磁導(dǎo)率高的材料對磁場進(jìn)行屏蔽。
3.2 接地
所謂接地，就是在兩點(diǎn)間建立傳導(dǎo)通路，以便將電子設(shè)備或元器件連接到某些叫作“地”的參考點(diǎn)上。接地是開關(guān)電源設(shè)備抑制電磁干擾的重要方法，電源某些部分與大地相連可以起到抑制干擾的作用。在電路系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)遵循“一點(diǎn)接地”的原則，如果形成多點(diǎn)接地，會出現(xiàn)閉合的接地環(huán)路，當(dāng)磁力線穿過該環(huán)路時將產(chǎn)生磁感應(yīng)噪聲。實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)接地”，因此，為降低接地阻抗，消除分布電容的影響而采取平面式或多點(diǎn)接地，利用一個導(dǎo)電平面作為參考地，需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進(jìn)一步減小接地回路的壓降，可用旁路電容減少返回電流的幅值。在低頻和高頻共存的電路系統(tǒng)中，應(yīng)分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨(dú)連接后，再連接到公共參考點(diǎn)上。
3.3 濾波
濾波是抑制傳導(dǎo)干擾的有效方法，在設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計中具有極其重要的作用。EMI濾波器作為抑制電源線傳導(dǎo)干擾的重要單元，可以抑制來自電網(wǎng)的干擾對電源本身的侵害，也可以抑制由開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾。在濾波電路中，還采用很多專用的濾波元件，如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環(huán)，它們能夠改善電路的濾波特性。恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計或選擇濾波器，并正確地安裝和使用濾波器，是抗干擾技術(shù)的重要組成部分。
四.電磁干擾濾波器
電磁干擾濾波器也稱為EMI 濾波器，它對串模、共模干擾都起到抑制作用，能有效地抑制電網(wǎng)噪聲，提高電子設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性，可廣泛用于電子測量儀器、計算機(jī)機(jī)房設(shè)備、開關(guān)電源、測控系統(tǒng)等領(lǐng)域。
4.1直流電網(wǎng)電磁干擾濾波器
4.2 基本電路
該五端器件有兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端，使用時外殼應(yīng)接路中包括共模扼流圈（亦稱共模電感）L、濾波電容C1～C4。L對串模干擾不起作用，但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時，由于兩個線圈的磁通方向相同，經(jīng)過耦合后總電感量迅速增大，因此對共模信號呈現(xiàn)很大的感抗，使之不易通過，故稱作共模扼流圈。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁環(huán)上，當(dāng)有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強(qiáng)。需要指出，當(dāng)額定電流較大時，共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大，以便能承受較大的電流。此外，適當(dāng)增加電感量，可改善低頻衰減特性。C1和C2采用薄膜電容器，容量范圍大致是0.01μF～0.47μF,主要用來濾除串模干擾。C3和C4跨接在輸出端，并將電容器的中點(diǎn)接地，能有效地抑制共模干擾。C3和C4亦可并聯(lián)在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量范圍是2200pF～0.1μF。為減小漏電流，電容量不得超過0.1μF，并且電容器中點(diǎn)應(yīng)與大地接通。C1～C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。兩級復(fù)式EMI濾波器電路效果比圖一效果更佳。
4.1.3 EMI濾波器在開關(guān)電源中的應(yīng)用
為減小體積、降低成本，單片開關(guān)電源一般采用簡易式單級EMI濾波器，典型電路，R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進(jìn)線端L、N不帶電，保證使用的安全性。
MI濾波器能有效抑制單片開關(guān)電源的電磁干擾。
4.1.4直流EMI濾波器
為了抑制開關(guān)電源對其電流負(fù)載產(chǎn)生共模、差模干擾，開關(guān)電源直流輸出端往往使用直流ＥＭＩ濾波器。
顯然，這是一個共模扼流圈的典型單環(huán)濾波電路。根據(jù)電路特點(diǎn)，它只適用于直流輸出端對地對稱的電源電路。
如果直流輸出是非對地對稱電路，該電路為采用二級差模電感電路。如果插入損耗允許，當(dāng)然也可采用一級差模電感電路。
4.2 AC電網(wǎng)常用EMI濾波器
4.2.1差模濾波電路
由于開關(guān)電源的開關(guān)頻率諧波噪聲源阻抗為低阻抗，所以與之相對應(yīng)的濾波器輸出端應(yīng)是高阻抗串聯(lián)大電感ＬＤＭ。
ＡＣ電網(wǎng)火線和零線之間是低阻抗，所以與之對應(yīng)的濾波器輸入端也應(yīng)是高阻抗串聯(lián)大電感ＬＤＭ。如果想再進(jìn)一步抑制差模噪聲，可以在濾波器輸入端并接線間電容ＣＸ１，條件是它的阻抗要比ＡＣ電網(wǎng)火線、零線之間的阻抗還要低得多。
開關(guān)電源工頻諧波噪聲源阻抗是高阻抗，所以與之相對應(yīng)的濾波器輸出端應(yīng)是低阻抗并聯(lián)大電容ＣＸ２。
4.2.2組合濾波器電路電路
根據(jù)要求插入損耗，可求出濾波電路的ＬＣＭ、ＬＤＭ、Ｃx、Ｃy的值。如果單環(huán)電路的插入損耗不能滿足要求時，應(yīng)該選擇雙環(huán)電路。
4.2.3交流三相濾波電路
交流三相濾波電路又分為三相三線制和三相四線制兩種。
每一相電路即每相對地電路和典型單相電路就不難發(fā)現(xiàn)，其共模電路三相采用π型電路，單相采用Ｌ型電路；而差模電路三相的輸出端有Ｃx電容，單相的輸出端無Ｃx電容。
對比雙環(huán)單相和三相三線制濾波電路不難發(fā)現(xiàn)，三相中的每一相電路和單相電路完全一樣。
典型單環(huán)有差模電感的三相三線制濾波電路。大家可以和單環(huán)有差模電感的單相濾波電路相比較。
比較三相中的每一相電路即每相對中線電路和單相電路，同樣差模電路三相的輸出端有Ｃx電容。對地的共模電路三相采用π型電路，但區(qū)別的是Ｃy電容對每相來講是公用的。
4.3 選擇濾波器的注意點(diǎn)
1 明確工作頻率和所要抑制的干擾頻率，如兩者非常接近，則需要應(yīng)用頻率特性非常陡峭的濾波器，才能把兩種頻率分開；
2保證濾波器在高壓情況下能夠可靠地工作；
3濾波器連續(xù)通以最大額定電流時，其溫升要低，以保證在該額定電流連續(xù)工作時，不破壞濾波器中元件的工作性能；
4為使工作時的濾波器頻率特性與設(shè)計值相符合，要求與它連接的信號源阻抗和負(fù)載阻抗的數(shù)值等于設(shè)計時的規(guī)定值：
濾波器必須具有屏蔽結(jié)構(gòu)，屏蔽箱蓋和本體要有良好的電接觸，濾波器的電容引線應(yīng)盡量短，最好選用短引線低電感的穿心電容；
要有較高的工作可靠性，因?yàn)樽鞣雷o(hù)電磁干擾用的濾波器，其故障往往比其他元器件的故障更難找。
4.4 安裝濾波器的注意點(diǎn)
電源線路濾波器應(yīng)安裝在離設(shè)備電源人口盡量靠近的地方，不要讓未經(jīng)過濾波器的電源線在設(shè)備框內(nèi)迂回；
濾波器中的電容器引線應(yīng)盡可能短，以免因引線感抗和容抗在較低頻率上諧振；濾波器的接地導(dǎo)線上有很大的短路電流通過，會引起附加的電磁輻射，故應(yīng)對濾波器元件本身進(jìn)行良好的屏蔽和接地處理；
濾波器的輸人和輸出線不能交叉，否則會因?yàn)V波器的輸入和輸出電容耦合通路引起串?dāng)_，從而降低濾波特性，通常的辦法是輸入和輸出端之間加隔板或屏蔽層。
濾波器的接地點(diǎn)應(yīng)和設(shè)備機(jī)殼的接地點(diǎn)取得一致，并盡量縮短濾波器的接地線。若接地點(diǎn)不在一處，那么濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經(jīng)兩接地點(diǎn)的途徑時，會將噪聲引入設(shè)備內(nèi)的其他部分。其次，濾波器的接地線會引入感抗，它能導(dǎo)致濾波器高頻衰減特性的變壞。金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波器時，它與設(shè)備機(jī)殼的接地線應(yīng)可能的短。
（a）不正確的安裝方法
（b）正確的安裝方法
濾波器要安裝在設(shè)備電源線輸入端，連線要盡量短；設(shè)備內(nèi)部電源要安裝在濾波器的輸出端。若濾波器在設(shè)備內(nèi)的輸入線長了，在高頻端輸入線就會將引入的傳導(dǎo)干擾耦合給其他部分。若設(shè)備內(nèi)部電源安裝在濾波器的輸入端，由于連線過長，也會導(dǎo)致同樣的結(jié)果。
確保濾波器輸入線和輸出線分離
若濾波器輸入、輸入線捆扎在一起或相互安裝過近，那么由于它們之間的耦合，可能使濾波器的高頻衰減降低。若輸入、輸出線必須接近，那么都必須采用雙絞線或屏蔽線。
要將噪聲濾波器正確地連接到設(shè)備內(nèi)部的每一單元。
若帶有單獨(dú)電源的若干單元安裝在一個機(jī)殼內(nèi)，那么必須把每一個單元視為設(shè)備的獨(dú)立部分。每一單元必須連接各自的噪聲濾波器，否則在機(jī)殼內(nèi)，這些單元中的每一單元的噪聲都會傳導(dǎo)給其他單元格。
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