電路原理與設(shè)計(jì)-EMI抑制設(shè)計(jì)

1、電路原理與設(shè)計(jì)-EMI抑制設(shè)計(jì)批準(zhǔn)：2014年12月29日編制：趙春陽(yáng) 校對(duì)： 審核： 2022-2-182版本變更記錄日期版本變更事項(xiàng)責(zé)任人備注2015.5.41.0趙春陽(yáng)2022-2-183綱要1電磁干擾EMI抑制電路的組成3EMI濾波電感的設(shè)計(jì)要點(diǎn)452共模干擾與差模干擾6標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試總結(jié)2022-2-184EMI濾波器濾波器序言電源線是干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑，通過(guò)電源線，電網(wǎng)的干擾可以傳入設(shè)備，干擾設(shè)備的正常工作，同樣設(shè)備產(chǎn)生的干擾也可能通過(guò)電源線傳到電網(wǎng)上，干擾其他設(shè)備的正常工作。所以必須在設(shè)備的電源進(jìn)線處加入EMI濾波器。組成標(biāo)準(zhǔn)的EMI濾波器通常由串聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器組成

2、的低通濾波電路，其作用是允許設(shè)備正常工作時(shí)的頻率信號(hào)進(jìn)入設(shè)備，而對(duì)高頻的干擾信號(hào)有較大的阻礙作用。EMI濾波電路：由共模濾波電路和差模濾波電路組成。一方面濾除電網(wǎng)諧波及浪涌，使其不影響高頻開(kāi)關(guān)電源的正常工作。另一方面由于電源工作時(shí)，電源的功率開(kāi)關(guān)管、變壓器處于高頻的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓、電流的快速跳變會(huì)產(chǎn)生很干擾噪音，而EMI電路主要是阻止這些干擾噪聲串入電網(wǎng)影響其它的電子設(shè)備。2022-2-185共模與差模共模與差?？闺姶挪ǜ蓴_用的兩種電感：共模電感和差模電感：1、兩根電源線對(duì)地之間干擾叫共模干擾。兩根電源線之間的干擾叫差模干擾。2、抑制共模干擾的濾波電感叫共模電感。抑制差模干擾的濾波電感叫差模電

3、感。3、共模電感是繞在同一鐵心上的圈數(shù)相等、導(dǎo)線直徑相等、繞向相反的兩組線圈。差模電感是繞在一個(gè)鐵心上的一個(gè)線圈。4、共模電感的特點(diǎn)是：由于同一鐵心上的兩組線圈的繞向相反，所以鐵心不怕飽和。市場(chǎng)上用的最多的磁芯材料是高導(dǎo)鐵氧體材料。5、差模電感的特點(diǎn)是應(yīng)用在大電流的場(chǎng)合。由于一個(gè)鐵心上繞的一個(gè)線圈，當(dāng)流進(jìn)線圈的電流增大時(shí)，線圈中的鐵心會(huì)飽和，因此市場(chǎng)上用的最多的鐵心材料是金屬粉心材料。特別是鐵粉心材料2022-2-186共模差模噪聲共模差模噪聲2022-2-187共模電感的設(shè)計(jì)共模電感的設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)電源一般工作頻率20KHz以上，而電源產(chǎn)生的有害噪聲比20KHz高，往往在100KHz50MHz之

4、間。 對(duì)于電感來(lái)講，大多數(shù)磁芯材質(zhì)選擇鐵氧體，因?yàn)樵谟泻︻l帶內(nèi)能提供最高的阻抗。 對(duì)于共模噪聲濾波器環(huán)形磁芯是最普及的，他們不貴、漏磁也低。 對(duì)于濾波器中的共?；虿钅６罅魅σ话闱闆r下要自己動(dòng)手設(shè)計(jì)。電感的取值和材料的選取原則：1、磁芯材料的頻率范圍要寬，要保證最高頻率在1GHz，即在很寬的頻率范圍內(nèi)有比較穩(wěn)定的磁導(dǎo)率。 2、磁導(dǎo)率高，但實(shí)際中很難滿足這一要求，所以。磁導(dǎo)率往往分段考慮。所以磁芯材料一般為鐵氧體。 經(jīng)驗(yàn)值：共模電量一般在1.5mH5mH,差模電感量一般在1050uH。2022-2-188濾波電感的設(shè)計(jì)濾波電感的設(shè)計(jì) 對(duì)于輸入端來(lái)說(shuō)，電源模塊內(nèi)部的干擾信號(hào)不能返回給電網(wǎng)，所以輸入端

5、的濾波器要做得比較好才行，因?yàn)檩斎攵说腨電容一般都是很小的，所以只有把共模電感量做大了，才能得到一個(gè)比較低的轉(zhuǎn)折頻率，這樣模塊內(nèi)部的干擾信號(hào)就可以被濾除得很好，最大限度減小對(duì)電網(wǎng)的干擾。 電感量越大，共模濾波部分的轉(zhuǎn)折頻率越低，對(duì)低頻共模電流噪聲信號(hào)能夠起到夠好的衰減作用。從另外一個(gè)角度來(lái)看，這個(gè)電感量越大，對(duì)共模電流噪聲的抑制作用越強(qiáng)，相當(dāng)于將共模電流的路徑阻斷，然后通過(guò)低阻抗的共模電容將這個(gè)信號(hào)旁路掉。2022-2-189濾波電容（安規(guī)電容）濾波電容（安規(guī)電容）濾波電容濾波電容與一般的濾波器不同，EMI濾波器典型結(jié)構(gòu)中電容使用了兩種下標(biāo)，接于相線和中線之間，稱為差模電容，接于相線或中線與地

6、之間，稱為共模電容，下標(biāo)X和Y不僅表明了它在濾波電路中的作用，還表明了它在濾波電路中的安全等級(jí)。在設(shè)計(jì)或選用濾波器時(shí)都必須充分考慮這兩類(lèi)電容的安全性能，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到濾波網(wǎng)絡(luò)的安全性能。一般的EMI濾波器中有兩組電容，即跨接在電源線之間起差模抑制作用的X電容和接在電源線和地之間起共模抑制作用的Y電容。對(duì)于X電容其額定電壓應(yīng)和電網(wǎng)電壓相當(dāng)，其容量可以選的大一些，典型值0.05uF1uF。對(duì)于Y電容取值允許的情況下越大越好，但如果Y電容時(shí)效會(huì)導(dǎo)致人員電擊，所以對(duì)其最大漏電電流Ig有限制，Ig的大小由產(chǎn)品規(guī)定，一般為0.58mA。Y電容的最大容量可用公式計(jì)算CY=IgUm2*Fm106 (nF)

7、Um電網(wǎng)電壓(V) ;Fm 電網(wǎng)頻率(Hz); Ig 漏電電流(mA )另外，為了獲得較好的高頻特性、降低高頻等效串聯(lián)電阻和等效串聯(lián)電感，X電容和Y電容通常都是通過(guò)幾個(gè)較小的電容并聯(lián)來(lái)滿足其容量要求2022-2-1810傳導(dǎo)測(cè)試傳導(dǎo)測(cè)試150KHZ-30MHZ對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)是2000m10m，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)得出，只有波長(zhǎng)在這之間的騷擾最容易通過(guò)導(dǎo)線傳輸或者是被耦合，如果頻率再高或者是再低就會(huì)通過(guò)其他方式傳播，如果頻率很高騷擾直接就會(huì)向空間傳播，騷擾信號(hào)不會(huì)在導(dǎo)線上傳輸。2022-2-1811總結(jié)及注意事項(xiàng)總結(jié)及注意事項(xiàng) EMI電源濾波器在應(yīng)用時(shí)一定得注意濾波器的安裝問(wèn)題, 因?yàn)槿绻麨V波器安裝得不合

8、適反而會(huì)得到一個(gè)更差的效果。A 為了濾波器的安全可靠工作(散熱和濾波效果) , 除濾波器一定要安裝在設(shè)備的機(jī)架或機(jī)殼上外, 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(shí), 會(huì)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(huì)引入感抗, 它能導(dǎo)致濾波器高頻衰減特性的變壞。所以, 金屬外殼的濾波器要直接和設(shè)備機(jī)殼連接。如外殼噴過(guò)漆, 則必須刮去漆皮； 若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(shí), 它與設(shè)備機(jī)殼的接地線應(yīng)可能短。B 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(zhǎng)了, 在高頻端輸入線就會(huì)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