EMI電源濾波器中鐵氧體磁環(huán)頻率特性的試驗

1、EMI電源濾波器中鐵氧體磁環(huán)頻率特性的試驗                   發(fā)布時間： 2007-3-2 8:57:58     瀏覽次數(shù)： 245 隨著開關(guān)型電源在電子設(shè)備、通信設(shè)備、工業(yè)、電力系統(tǒng)及家用電器上的廣泛應(yīng)用，其產(chǎn)生的電磁干擾也越來越嚴重。其電磁干擾可分為共模和差模兩種干擾，以傳導(dǎo)和輻射兩種方式傳播，其中在30MHz以下的共模干擾尤為突出，必須加以限制。在眾多

2、抑制電磁干擾的方法中，電源濾波器是很重要的一個組成部分。圖1是一個簡單的濾波電路，在這個濾波網(wǎng)絡(luò)中，電容Cx用于抑制差模干擾，共模電感L和電容Cy則主要抑制共模干擾。從安全角度出發(fā)，對流過濾波器接地端的電流（即泄漏電流）有所限制，因此電容Cy的容量不能選用太大（通常在幾千pF左右），所以在1MHz以下的低頻范圍內(nèi)的共模干擾主要由共模電感L來抑制。作為共模電感的磁芯，鐵氧體磁環(huán)以其高磁導(dǎo)率，低廉的價格被普遍采用，而鐵氧體磁環(huán)磁導(dǎo)率的頻率特性是決定共模阻流圈抑制干擾的一個關(guān)鍵因數(shù)。為此，我們選用幾何尺寸和磁導(dǎo)率相同，但頻率特性不同的兩種鐵氧體磁環(huán)抽樣進行相應(yīng)的試驗。1.試驗樣品（1）用寬頻LRC數(shù)

3、字電橋測量其AL值（單匝電感量），見表1。（2）用網(wǎng)絡(luò)頻譜分析儀分別測量其單匝共模線圈的Ls，XL，Rs，|Z|，IL的頻率特性曲線，見表2。3.分析：電源濾波器對干擾的抑制性能是以插入損耗IL的dB數(shù)來表示的，其中共模 線圈的抑制干擾可用圖3中的等效電路表示。圖中，Zs=干擾源阻抗；ZR=負載阻抗；|Z|=共模線圈的阻抗。Ca為共模線圈的分布電容，容量與繞線的線徑、根數(shù)及繞組的圈數(shù)、疊加的程度有關(guān)，一般來講，圈數(shù)越多，疊加的程度越高，分布電容的容量也越大。在這里，由于我們只測試單匝繞組，所 以Ca很小可忽略不記。這樣，單匝共模線圈抑制干擾可看成圖4等效電路。單匝共模線圈的插入損耗其中 ；XL

4、=jLs= jL0 u； Rs=L0 u； =2fu為鐵氧體磁芯磁導(dǎo)率的實部；u為鐵氧體磁芯磁導(dǎo)率的虛部；L0為空心電感的電感量。從中可知，共模線圈的總阻抗是由鐵氧體磁芯磁導(dǎo)率的實部u和虛部u兩部分組成的，u構(gòu)成磁芯的電感，而u代表磁芯的損耗。兩者的頻率特性決定了共模線圈對不同頻率干擾的抑制能力。從表1中的AL值和表2中的Ls值可以看出，兩種磁環(huán)的電感量在低頻范圍內(nèi)基本保持不變，隨著頻率的增高，至一個轉(zhuǎn)折頻率達到最大，然后迅速下降，A類磁環(huán)的轉(zhuǎn)折頻率比B類磁環(huán)的轉(zhuǎn)折頻率要高。表2中Rs值在低頻時很低，隨著頻率的增高而增加，至一個轉(zhuǎn)折頻率達到最大。綜合的比較表2中XL，Rs，|Z|的頻率特性曲線，可以得到這樣的結(jié)論，在低頻段，磁導(dǎo)率的u對|Z|起主要作用，而u對|Z|的影響很小，當頻率超過u的轉(zhuǎn)折頻率后，線圈的總阻抗|Z|是由磁芯的實部u和虛部u共同合成的。從一個理想的抑制角度來講，要求共模線圈在干擾頻段內(nèi)都能有很大的阻抗，由于共模干擾的頻段很寬，所以是不可能完全實現(xiàn)的。在應(yīng)用中，可根據(jù)共模干擾能量主要集中頻段來選用何種磁環(huán)作為共模線圈的磁芯。在實驗中我們看出，A類磁環(huán)在100kHz500kHz頻段內(nèi)對共模干擾的抑制能力比B類磁環(huán)要好，這點可從圖5兩種磁環(huán)IL值頻譜曲線比較中可證實。總之，選用鐵氧