噪聲濾波器是一種無(wú)源低通濾波器,它無(wú)衰減地將交流電傳輸?shù)诫娫矗蟠笏p隨交流電傳入的EMI噪聲;同時(shí)又能有效地抑制電源設(shè)備產(chǎn)生的EMI噪聲,阻止它們進(jìn)入交流電網(wǎng)干擾其它電子設(shè)備。
噪聲濾波器主要設(shè)計(jì)原則:
共模電感線圈使用的磁芯有環(huán)形、E形和U形等,材料一般采用鐵氧體,環(huán)形磁芯適用于大電流小電感量,它的磁路比E形和U形長(zhǎng),沒(méi)有間隙,用較少的圈數(shù)可獲得較大的電感量,由于這些特點(diǎn)它具有較佳的頻率特性。而E形磁芯的線圈泄漏磁通小,故當(dāng)電感漏磁有可能影響其它電路或其它電路與共模電感有磁耦合,而不能獲得所需要的噪聲衰減效果時(shí)應(yīng)考慮采用E形磁芯作成共模電感。 差模電感線圈一般采用金屬粉壓磁芯,由于粉壓磁芯適用頻率范圍較低,在幾十kHz~幾MHz,其直流重疊特性好,在大電流應(yīng)用時(shí)電感量也不會(huì)大幅下降,zui適合作為差模電感。
噪聲濾波器電源設(shè)備中作用:
在電源設(shè)備中采用噪聲濾波器的作用如下:
(1)防止外來(lái)電磁噪聲干擾電源設(shè)備本身控制電路的工作;
?。?)防止外來(lái)電磁噪聲干擾電源的負(fù)載的工作;
?。?)抑制電源設(shè)備本身產(chǎn)生的EMI;
?。?)抑制由其它設(shè)備產(chǎn)生而經(jīng)過(guò)電源傳播的EMI.
開(kāi)關(guān)電源本身在工作時(shí)以及電子設(shè)備處于開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)時(shí),都會(huì)在電源設(shè)備的輸入端出現(xiàn)終端噪聲,產(chǎn)生輻射及傳導(dǎo)干擾,也會(huì)進(jìn)入交流電網(wǎng)干擾其它的電子設(shè)備,所以必須采取有效措施加以抑制。在抑制EMI噪聲的輻射干擾方面,電磁屏蔽是最好的方式。而在抑制EMI噪聲的傳導(dǎo)干擾方面,采用EMI濾波器是很有效的手段,當(dāng)然應(yīng)配合良好的接地措施。
在國(guó)際上各個(gè)國(guó)家都實(shí)行了嚴(yán)格的電磁噪聲限制規(guī)則,如美國(guó)有FCC,德國(guó)有FTZ,VDE等標(biāo)準(zhǔn)。如電子設(shè)備不滿足噪聲限制規(guī)則,則產(chǎn)品就不能出售和使用。
由于上述種種原因,在電源設(shè)備中必須要設(shè)計(jì)使用滿足要求的電網(wǎng)噪聲濾波器。
3EMI噪聲和濾波器的類型
在電源設(shè)備輸入引線上存在二種EMI噪聲:共模噪聲和差模噪聲,如圖1所示。把在交流輸入引線與地之間存在的EMI噪聲叫作其共模噪聲,它可看作為在交流輸入線上傳輸?shù)碾娢幌嗟?、相位相同的干擾信號(hào),即圖1的電壓V1和V2.而把交流輸入引線之間存在的EMI噪聲叫作差模噪聲,它可看作為在交流輸入線傳輸?shù)南辔徊?80°的干擾信號(hào),即圖1中的電壓V3.共模噪聲是從交流輸入線流入大地的干擾電流,差模噪聲是在交流輸入線之間流動(dòng)的干擾電流。對(duì)任何電源輸入線上的傳導(dǎo)EMI噪聲,都可以用共模和差模噪聲來(lái)表示,并且可把這二種EMI噪聲看作獨(dú)立的EMI源來(lái)分別抑制。
在對(duì)電磁干擾噪聲采取抑制措施時(shí),主要應(yīng)考慮抑制共模噪聲,因?yàn)楣材T肼曉谌l域特別在高頻域占主要部分,而在低頻域差模噪聲占比例較大,所以應(yīng)根據(jù)EMI噪聲的這個(gè)特點(diǎn)來(lái)選擇適當(dāng)?shù)腅MI濾波器。
電源用噪聲濾波器按形狀可分為一體化式和分立式。一體化式是將電感線圈、電容器等封裝在金屬或塑料外殼中;分立式是在印制板上安裝電感線圈、電容器等,構(gòu)成抑制噪聲濾波器。到底采用哪種形式要根據(jù)成本、特性、安裝空間等來(lái)確定。一體化式成本高,特性較好,安裝靈活;分立式成本較低,但屏蔽不好,可自由分配在印制板上。