电源滤波器基本知识
电源滤波器基本知识
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电源滤波器基本知识
一、术语定义
1. 额定电压
EMI滤波器用在指定电源频率的工作电压（中国：250V, 50Hz，欧洲： 230V，50Hz；美国：115V, 60Hz)
2.额定电流
在额定电压和指定温度条件下（常为环境温度40℃），EMI滤波器所允许的最大连续工作电流（Imax）。在其他环境温度下的最大允许工作电流是环境温度的函
数，可用如下公式得出：
3.试验电压
在EMI滤波器的指定端子之间和规定时间内施加的电压。试验电压分为两种，一种是加载在电源（或负载）端子之间，称为线-线试验电压；另一种是加载在电源（或负载）任一端与接地端（或滤波器金属外壳）之间，称为线-地试验电压。
4.泄漏电流
EMI滤波器加载额定电压后，断开滤波器的接地端与电源安全地线的条件下，测得接地端到电源（或负载）任一端间的电流，该值直接与接地电容的容量有关，可由如下公式得出：
其中
F为工作频率，
C为接地电容的容量，
V为线-地电压
5.插入损耗
是衡量滤波器效果的指标。指的是在一定条件下，EMI滤波器对干扰信号的衰减能力。它用滤波器插入前信号源直接传送给负载的功率和插入后传送给负载的功率的对数来描述。在50Ω系统内测试时，可用下式来表示：
IL=20Lg(E0/E1)
其中，IL-插入损耗（单位：dB）
EO-负载直接接到信号源上的电压
E1-插入滤波器后负载上的电压
6.气候等级
指EMI滤波器的工作环境等级，按IEC规定应按以下方式标注：XX/XXX/XX
前2位数字代表滤波器的最低工作温度
中间数字代表滤波器的最高工作温度
后2位数字代表质量认定时在规定稳态湿热条件下的试验天数
7. 绝缘电阻
绝缘电阻是指滤波器相线，中线对地之间的阻值。通常用专用绝缘电阻表测试。
8. 电磁干扰（EMI）
电磁干扰经常与无线电频率干扰（RFI）交替使用。从技术上来说，EMI指的是能量形式（电磁），然而RFI指的是噪声频率的范围。滤波器用以消除EMI和RFI中的多余电磁能。
9. 频率范围
电磁能量的频率带宽常用赫兹（Hz，每秒循环次数），千赫（KHz, 每秒循环千次数）表示。电源滤波器的典型频率范围在150kHz to 30MHz（超过30MHz，即为辐射）
10.阻抗失配
为了达到更好的滤波效果，要使滤波器与它的源阻抗和负载阻抗失配。如图所示。
11.工作频率
电源滤波器的工作频率标称值为50/60Hz(中国、欧洲等为50Hz;北美为60Hz)。然而，电源滤波器在直流或400Hz的情况下工作，并不会损害其效力。
二、滤波器的作用
1.什么是射频干扰（RFI）？
RFI是指产生在无线电通讯时，所用频率范围内的一种多余的电磁能。传导现象的频率范围介于10kHz到30MHz间；辐射现象的频率范围介于30MHz到1GHz间。
2.为何要关注RFI？
之所以必须考虑RFI，基于两点原因：（1）他们的产品必须在其工作环境下正常运行，然而该工作环境常常伴随有严重的RFI。（2）他们的产品不能辐射RFI，以确保不干扰对健康及安全都至关重要的射频（RF）通讯。法律已对可靠的RF 通讯做出了规定，以确保电子设备的RFI控制。
3. 什么是RFI的传播模式？
RFI是通过辐射（电磁波在自由空间里）进行传播的，并经信号线及AC电源系统进行传导。
辐射—将RFI从电子设备辐射出去的一种最主要的媒介是AC电源线。由于AC
电源线的长度达到了数字设备中及开关电源的频率对应波长的1/4，这正好构成了一支有效的天线。
传导—RFI 在AC电源系统上是以两种模式进行传导的。共膜（不对称）RFI是在线-地（L-G）及中性线-地（N-G）两种路径中出现，而差模（对称）RFI则以电压形式出现在线-中性线（L-N）上。
4. 什么是电源线干扰滤波器？
随着当今世界的迅速发展，越来越多的高功率电能产生了，与此同时越来越多的低功率电能被用于数据的传输与处理，以致于产生了更多的影响，甚至破坏电子设备的噪声干扰。电源线干扰滤波器是一种主要的滤波手段，用以控制从电子设备进入（潜在的设备误动作）和出来（对其他系统或RF通讯潜在的干扰）的RFI。通过控制RFI导入电源插头，电源线滤波器还大大抑制了RFI的辐射。
电源线滤波器是一种以双低通道滤波结构排列的、多通道网络无源元件。一种网络用于共模衰减，另一种用于差模衰减。网络在滤波器的“止频带”（通常在10kHz以上）内提供RF能量衰减，而对通过的电流（50-60Hz）基本上不进行衰减。
5. 电源线干扰滤波器是如何进行工作的？
作为无源、双边的网络，电源线干扰滤波器具有复合的转换特性，这种特性极大地取决于源及负载阻抗。转换特性的量值说明了滤波器的衰减性能。然而，在电源线环境中，源和负载阻抗是不确定的。因此工业上已有了验证滤波器一致性的标准做法：用50欧姆的阻性源及负载端测量衰减程度。该测量值定义为滤波器的插入损耗（I.L）
I..L. = 10 log * (P(l)(Ref)/P(l))
这里P(l)(Ref)是从源转化到负载的功率（不带滤波器）；
P(l)是在源与负载间插入一个滤波器后的转换功率。
插入损耗还可用如下电压或电流比的形式表示：
I.L. = 20 log *(V(l)(Ref)/V(l)) I.L. = 20 log *(I(l)(Ref)/I(l))
这里V(l)(Ref)及I(l)(Ref)是无滤波器时的测得值，
V(l)及I(l)是带滤波器时的测得值。
值得引起重视的插入损耗并不代表在电源线环境中，由滤波器提供的RFI衰减性能。在电源线环境中，源及负载阻抗的相对量值必须进行估计，并选择适当的滤波结构，使在每个终端出现最大可能的阻抗不匹配。滤波器取决于终端阻抗的这种性能，是“不匹配网络”概念的基础。
6. 如何进行传导试验？
传导试验需要一个安静的RF环境--一个屏蔽罩壳-一个线阻抗稳定网络，和一个RF电压仪器（如调频接收器或频谱分析仪）。试验的RF环境应至少低于所需规范限制的20dB，以便得出精确试验结果。需要线阻抗稳定网络（LISN）来为电源线输入建立一个所要的源阻抗，由于该阻抗直接影响到测得的辐射等级，因此是试验程序的一个非常重要的部分。此外，测量接收器正确的宽带也是试验的一个关键参数。
三、滤波器参数和测试方法
1. 什么是电源滤波器的重要规格参数？
对供方或客户来讲，为了保证合格元件的使用不受干扰，采用同样的技术来验证电气参数是相当重要的。必须清楚理解的三种参数是：高压测试、泄漏电流和插入损耗。
2. 如何测量插入损耗？
最常见的设置是使电源和阻性负载阻抗均为50Ω。插入损耗的测量最重要的一点是一致性，具体测试方法如下：
使用频谱分析仪，或调频接收器或跟踪发生器，在不带滤波器时建立一个零dB 参考点。然后插入滤波器，记录在所需频率范围内提供的衰减。
对于电源线滤波器，我们感兴趣的是两种不同模式的衰减：
共模（CM）干扰信号--相线（L）与地（E）和中线（N）与地（E）间的信号。即图5中的U1和U2。
差模（DM）干扰信号--相线（L）与中线（N）间的信号。即图5中的U3。
由于电源滤波器既能抑制共模EMI信号，又能抑制差模EMI信号，所以插入损耗也应有共模插入损耗和差模插入损耗。
在测量共模插入损耗时，将滤波器电源端的L和N并在一起，信号源接在电源端和接地端之间。同时滤波器负载端的L和N也并在一起，接收机接在电源端和接地端之间，如图6所示。
在测量差摸插入损耗时，要分别在信号源和接收机端接入不平衡-平衡变换器和
平衡-不平衡变换器，如图7所示。
本手册给出的共模和差模插入损耗是按上述规定测得的。还有其他插入损耗的测量方法，请参见相关资料。
需要说明的是，本手册提供的EMI滤波器的插入损耗与实际使用的滤波器的对干扰信号的衰减不会等同，有时还会相差甚远。这是因为本手册给出的插入损耗是在50Ω系统内测得的，而实际应用时EMI滤波器端接的阻抗不是50Ω，这是产生差别的根本原因。
3. 插入损耗有何作用？
标准插入损耗数据不能精确地得出滤波器在设备中的性能，但是可以作为进料检验时验证产品吻合性的重要手段。
判断标准为：以标准方式所测得的插入损耗必须满足或超过样本上的数据。也就是说，“典型”插入损耗数据是无意义的。您所测得的数据应为最小值。样本上的大多数插入损耗数据是其能保证的最小值，可以测试此值，以说明元件的符合性。
4. 什么是高压测试
高压测试针对的是滤波器的电容组件及绝缘部分，它通过施加一个比正常运行电压高许多的电压来测试。高压测试的目的在于确保该滤波器的安全及可靠性。所有主要的安全机构都需要对电源线滤波器进行高压测试，另外还要求每个产品在生产时要进行高压测试，以验证线对地元件及绝缘体的整体性。每个滤波器都经过两次高压测试：一次是在组装过程中，一次是在装成成品后。将高压测试作为一种进料检验程序，需要全面地了解其使用及限制。
高压测试时电压施加于每根线（对VDE，两根线绑到一起）到地和线到线、线到地电压通常要高些。试验电压可以为AC或DC，DC电压至少是AC电压的1.414倍。
对进料检验试验，我们建议使用每种滤波器说明页上的“试验电压”一栏所规定的值。
根据国际安全标准的规定，试验电压的测试步骤为 1） EMI滤波器的负载端不接负载 2）施加到滤波器规定端子之间的试验电压应按一定的速率，逐步升高并达到规定幅值 3）在规定时间内保持该电压不变。在此过程中，滤波器不应该被击穿。需要提请用户注意的是： 1）这些电压可能是致命的，请采用最安全的措施来保护试验作业者。 2）不能在滤波器上重复多次施加试验电压，否则要损坏滤波器。本公司生产的EMI滤波器在出厂时已全部进行了2次试验电压的加载测试； 3）试验电压必须按一定的速率逐步升高，最终达到规定幅值。不能用直接加试电压的方法来进行测试，即在很短的时间内把试验电压从零增加
到规定幅值，会损坏滤波器。 4） EMI滤波器在质量鉴定时，施加的试验电压时间为1分钟，而在生产检测时，施加的试验电压 5）对线到线高压测试：大多数滤波器具有一个泄漏电阻（典型值为100KΩ到10MΩ）来对线到线电容放电。要保证高压测试仪跳闸点的设置高于泄漏电阻上流过的电流：10mA通常是一个安全值。 6）三相EMI滤波器的试验电压的试验方法同单相EMI滤波器。
5. 什么是泄漏电流
泄漏电流是电源线滤波器的一个重要参数。它虽不是产品品质的一个函数，但却是线对地电容值的一个直接函数。电容值越大，对共模电流的阻抗越小，共模干扰抑制越大。因此，泄漏电流是滤波器性能的一种指标，越高越好。
安全机构要指定最大允许泄漏电流是为了限制预期的接地返回电流值。线对地电容对50Hz/60Hz电流提供了流向机壳的通道。只要设备接地，这些电流将在接地回路中流动，并不会造成危险。但是大家要知道，接地回路再可靠，也存在概率极小的失效，此时接地回路的沟通可能经过人体。为避免这种情况的发生，最大泄漏电流参数必须要有限制，将接地返回电流限制为一安全值，典型为0.5到5.0mA。安全机构规定的限制是基于最终用户设备的参数，如下表所示：
国家规范对1级接地设备的限制
USA UL1950 3.5mA,120V.60Hz
Canada C22.2 No.950 3.5mA,120V.60Hz
Europe EN60950 3.5mA,250V.60Hz
由于泄漏电流的最大来源通常是电源线滤波器，因此对滤波器本身，设置最大泄漏电流限制时要非常谨慎。在工业上有一种倾向，就是规定最小泄漏电流，以符合所有安规要求，通常为0.5mA。这种规定不应随意决定，因为允许一个较大的泄漏电流可能使滤波器的成本降低、外形减小。
EMI滤波器漏电流测量步骤如下： 1） EMI滤波器的负载端不接负载。为了测试安全，建议在电源端插入隔离变压器。 2）将单刀双掷开关S分别与滤波器的L和N端相连，在S和E端之间接毫安表。 3）在EMI滤波器电源端加载额定电压，当S分别与L和N端接通时，从毫安表上可读到2个漏电流数值，这两个数值都必须小于规定的漏电流值。
四、滤波器选择和使用注意事项
1. 如何选择电源线干扰滤波器？
有的顾客以为EMI滤波器的插入损耗越高越好，滤波网络的级数越多越好。其实这并不是选择滤波器的正确方法。此外，级数越多的滤波网络，价格越贵，体积和重量也越大。其实选择和评估电源线滤波器的唯一办法是将其装到设备上进行试验。正如上面所提到的滤波器，性能很大程度上取决于设备负载阻抗。而不能单一从阻抗（50Ω）插入损耗数据来推导，它是一项滤波元件阻抗与设备阻抗的复杂函数，其量值及相位在频率范围内有变化。滤波器选择试验所要求的传导辐射控制（FCC，VDE）及灵敏性控制的不同性能等级在设备上进行。
2. 是不是所有具有相同电路及元件值的滤波网络,性能都相同?
所有具有相同电路及元件值的滤波网络,性能并不一样.元件值是在某一频率(通常为1KHz)时指定和测得的,而滤波器的性能是在整个频率范围内都需要的,而
不仅仅在元件测量时的频率。元件的结构形式及接入滤波器的方法，对滤波器的性能都是相当重要的。
3. 安装对滤波器的性能重要吗？
安装及接线对滤波器的性能影响较大。电源线滤波器最好安装在设备的电源线输入端。滤波器是高频信号的障碍，其作用决不能因离散电容耦合电源输入线与电源输出线或受保护设备的任何其它导体而失效。
在安装电源滤波器时，要注意以下几点：
1）电源滤波器的外壳与设备地之间必须有良好的电气连接。不要把滤波器安装在绝缘材料板或喷漆表面上，要安装在金属机壳上。还要避免使用长接地线，这样会大大增加接地电感和电阻，从而严重降低滤波器的共模抑制性能。比较好的方法是：用金属螺钉与弹簧（星行）垫圈将滤波器的金属屏蔽外壳牢牢固定在系统电源入口处的机壳上，或用铜编织麻花接地带与地点相连。
2）在捆扎设备电缆时，严禁将滤波器的输入输出电缆捆扎在一起。因为这样加剧了滤波器输入输出之间的电磁耦合，严重破坏滤波器对EMI信号的抑制能力。
3）不要将滤波器安装在设备屏蔽的内部。因为这样，设备内部电路及元件上的EMI信号会因辐射在滤波器的端引线上生成EMI信号而直接耦合到设备外面去，使设备屏蔽丧失对内部电路和元件产生的EMI辐射的抑制。
4）建议利用设备原有的屏蔽，将滤波器的输入输出端有效的隔离开来，将滤波器输入输出端间可能存在的电磁耦合控制到最低程度。一般滤波器的壳体是接到所保护设备的框架或机壳上，线侧导线应保持短小并与负载侧导线很好地隔离。理想的隔离系统是壁装滤波器，带有进线插座。
滤波器的建议安装方式和注意事项如下：
4. 阻抗失配推荐图
五、滤波器的安全认证
电源滤波器的安装
正确使用滤波器阻塞电源扰动对装置的干扰 提要：本文从电磁兼容新技术对电源滤波器在应用中应注意的安装问题着手，反观公司在装置组屏中确实存在安装方式不正确等影响电源滤波器实用效果问题，并指出电源模件易损坏和使用年限低与使用不当有不可分关系，对此提出了在改进安装方式的前提下，采用双极滤波的配置，以提高包括电源模件在内的整套装置的安全可靠性。尤其是对目前芯片缺陷因电源操作导致的装置异常现象，通过正确的使用电源滤波器，弥补芯片的抗干扰性能差的不足。 0．前言 电源滤波器是用于电子设备电源端口的低通滤波，通常具有衰减差模骚扰和衰减共模骚扰两种的功能。差模衰减性能由滤波器的传输特性所决定，只要选择得当，通常比较容易达到；共模衰减性能由滤波器的安装方式和接入设备的方式有关，对此常常出问题。 电源滤波器在变电站继电保护控制设备中得到广泛应用，但存在配置选择和安装不当影响其效能，并导致电源模件易受损坏使用寿命短的问题。如一套电子装置的使用年限应为10年，其中的部件要高于整组装置的使用年限。然而因电源模件易损坏，被限制使用年限仅为4年，这不能说与电源滤波器效能差不无关系。 能量大的干扰波在得不到滤波器的有效抑制时，直接入侵到电源模件，可导致电源模件的损坏；能量较小的干扰波在得不到滤波器的有效降缓时，虽不至于使电源模件损坏，但可通过电源输出端口侵入其它插件形成干扰，影响装置正常工作，甚至器件损害。 近时期，公司使用供货商提供的新批次芯片生产的保护装置CPU插件在调试中发生故障率高，且出现在直流电源操作之后。从而可见，除芯片自身有缺陷外，电源操作所产生的电磁骚扰也是一种触发条件。如果在电源入口端装设的滤波器是有效的，就能降低器件的故障率。 不难看出，保证电源滤波器在配置选型、安装接线方式上的正确性是确有必要。因此，对现行电源滤波器的合理配置和不正确安装方式的改进也就成为必需。就以上问题，提出本人如下的看法和建议，仅供领导参考。 1．直流电源滤波器的选用 电源滤波器的主要性能指标是插入损耗，生产厂商所提供地参数是在50Ω的源和负载阻抗的测试环境下获得的，因为大多数射频测试设备采用50Ω的源、负载及电缆。用这种方法获得的滤波器性能参数是最优化的，只有当滤波器接入的源和负载的阻抗都是50Ω，才能获得如此好的效果。然而，变电站内的电子设备的电源大多是±220V（110V）直流电源都并接有大容量蓄电池，其阻抗很小；连接到电子设备逆变电源模件的特征阻抗大约在150Ω，当整流器在电源波形的尖峰附近导通时，相当于短路，而在其它时间，
滤波器基本知识
有源滤波器Active Filter(信号分离电路) 测量系统从传感器拾取的信号往往包含噪声和许多与被测量无关的信号，并且原始的测量信号经传输、放大、变换、运算及各种其它处理过程，也会混入各种不同形式的噪声，从面影响测量精度。 这些噪声一般随机性很强，很难从时域中直接分离，但限于其产生的机理，其噪声功率是有限的，并按一定规律分布于频率域中某一特定频带中。 滤波器（信号分离电路）：从频域中实现对噪声的抑制，提取所需要的信号，是各种测控系统中必不可少的组成部分。 对滤波器的要求：(1)滤波特性好；(2)级联特性好(输入，输出)； (3)滤波频率便于改变 滤波器举例： 心电信号的滤波：主要受到50Hz的工频干扰，采用50Hz陷波(带阻)滤波器。
一.滤波器的基本知识 ⒈按处理信号的形式分类：模拟:连续的模拟信号 (又分为：无源和有源) 数字：离散的数字信号。 ⒉理想滤波器对不同频率的作用： 通带内，使信号受到很小的衰减而通过。阻带内，使信号受到很大的衰减而抑制，无过渡带。
⒊按频谱结构分为5种类型： 滤波器对信号不予衰减或以很小衰减让其通过的频段称为通带；对信号的衰减超过某一规定值的频段称为阻带；位于通带和阻带之间的频段称为过渡带。根据通带和阻带所处范围的不同，滤波器功能可分为以下几种： 低通(Low Pass Filter) 高通(High Pass Filter) 带通(Band Pass Filter) 带阻(Band Elimination Filter) 全通(All Pass Filter)（理想）各种频率信号都
能通过，但不同的频率信号的相位有不同的变化， 一种移相器。 图2-2 按频谱结构分类的各种滤波器的衰减（1-幅频）特性 几个定义： (1)通带的边界频率：一般来讲指下降—3dB即对应的频率。 (2)阻带的边界频率：由设计时，指定。 (3)中心频率：对于带通或带阻而言，用f0或ω0表示。 (4)通带宽度：用Δf0或Δω0表示。 (5)品质因数：衡量带通或带阻滤波器的选频特性。定义为： Q=f0/Δf0或ω0/Δω0，Q值越高，选频性能越好。
微波谐振腔特性参数的计算和仿真
大连海事大学毕业论文 二0一一年六月
微波谐振腔特性参数的计算和仿真 专业班级：通信工程3班 姓名：张振北 指导教师：傅世强 信息科学技术学院
摘要 微波谐振腔其内部的电磁场分布在空间三个坐标方向上都将受到限制,均成驻波分布.微波谐振腔在微波电路中起着与低频LC振荡回路相同的作用,是一种具有储能和选频特性的谐振器件.这次主要研究矩形谐振腔和圆柱体谐振腔的特性参数的计算和仿真.计算时用VC++中的MFC编写一个小界面计算工具，当输入变量参数时，类似计算器形式直接输出计算结果，仿真所用软件为HFSS，对矩形谐振腔和圆柱谐振腔进行仿真，输入变量得出仿真结果并与上述结算结果进行比较。本文首先介绍了微波谐振腔的发展及前景和理论基础知识和MFC,Hfss等软件.然后分别进行了: 1.对金属谐振腔中特性参数的特性及计算方式进行深入探讨，学习其基本特 性与基本分析方法。 2.矩形谐振腔和圆柱谐振腔特性参数的计算在小界面计算方式方式下表示， 并举例输入变量得出计算结果。 3.用Hfss微波技术仿真软件对矩形谐振腔和圆柱谐振腔仿真,与之前的结 果进行比较。 4.在小界面计算工具在输入不同尺寸，内部填充不同材料，以及用铜，铁， 铝等材料作为谐振腔表面材料等多种情况下计算，得出不同结果，并用仿 真软件对矩形及圆柱谐振腔仿真，两组数据比较并得出结果。 本文主要研究金属谐振腔中矩形谐振腔及圆柱谐振腔特性参数的特性及计算方法，对其特性参数的特点，计算方式进行深入研究，然后运用编程软件对其编程，得到一个便捷的计算工具，并对矩形及圆柱谐振腔仿真，计算结果与仿真结果比较来判别计算工具的实用性与便捷性。 关键词：金属谐振腔，特性参数，MFC，小界面，Hfss，仿真
开关电源类产品介绍
随着开关电源类产品的日益增多，电磁兼容设计成为开关电源开发过程中至关重要的一个环节，相应的电磁兼容标准也成为开关电源类产品必须满足的性能指标。高频开关电源是严重的电磁干扰源，很多情况下需对其安装EMI电源滤波器。传统的滤波器设计方法计算繁琐、设计过程复杂、研发时间长。为了提高滤波器性能和缩短开发时间，本文针对DC-DC开关电源介绍了一种简单且效果良好的滤波器设计方法。本文在阐述开关电源电磁干扰基本特点的基础上，提出了电源传导加固技术。文中阐述了EMI电源滤波器的基本原理、拓扑结构、设计原则和滤波器件的高频特性，分析了网络理论及其在EMI电源滤波器设计中的应用。本文以某一航空产品中的DC-DC开关电源项目为依托，设计EMI电源滤波器。通过了解开关电源需要满足的电磁兼容标准，测试分析其电磁干扰信号特点，提出滤波器性能指标。利用网络理论设计分析滤波电路，通过编程实现对滤波电路参数的设计。建立滤波器插入损耗仿真模型，编写仿真程序，对设计结果进行分析，最后通过实际测试，验证设计方法的J下确性。同时，在EMI电源滤波器设计的基础上，对滤波器进行了拓展功能的电路设计，主要针对开关动作所引起的浪涌电压。通过讨论应用于EMI电源滤波器中的软磁铁氧体材料的特性，提出了铁氧体磁芯的选择原则和应用方法，同时讨论了主要滤波器件的选择和设计。深入研究EMI电源滤波器在工程设计中的关键技术及滤波器封装技术，并提出封装过程测试方法及工程应用时安装使用应注意的主要问题。 随着开关电源的迅速发展和广泛应用,它们引起的电磁泄露和电磁辐射问题越来越严重。电源EMI滤波器作为开关电源的辅助器件,可以有效地抑制开关电源中的传导干扰。无源元件的高频非理想特性使无源EMI滤波器高频特性变差,而无源元件同样影响有源EMI滤波器的高频特性。因此对EMI滤波器高频特性的研究具有现实意义。对于无源EMI滤波器,本文研究了几种改善自感寄生参数的方法的有效性,分析了元件间的互感耦合和电容的自感寄生参数分别对π型共模滤波器的影响。提出利用部分互感耦合改善电容的自感寄生参数的优化措施。对于有源EMI滤波器,本文分析了一种有源EMI滤波器在分别连接纯电阻、感性和容性负载时的插损,分析了反馈环路中各个模块的作用和影响。最后,对有源EMI滤波器注入环节中的电容进行了改进,改善了它的高频特性。 本文首先介绍了利用傅立叶变换估算开关电源噪声频谱的方法,接着分别论
电源滤波器基本知识
术语定义 1. 额定电压 EMI滤波器用在指定电源频率的工作电压（中国：250V, 50Hz，欧洲：230V, 50Hz;美国：115V, 60Hz） 2. 额定电流 在额定电压和指定温度条件下（常为环境温度40C）, EMI滤波器所允许的最大连续工作电流（Imax）。在其他环境温度下的最大允许工作电流是环境温度的函数，可用如下公式得出： 3. 试验电压 在EMI滤波器的指定端子之间和规定时间内施加的电压。试验电压分为两种，一种是加载在电源（或负载）端子之间，称为线-线试验电压;另一种是加载在电源（或负载）任一端与接地端（或滤波器金属外壳）之间，称为线-地试验电压。4. 泄漏电流 EMI滤波器加载额定电压后，断开滤波器的接地端与电源安全地线的条件下，测得接地端到电源（或负载）任一端间的电流，该值直接与接地电容的容量有关，可由如下公式得出： 其中 F为工作频率， C为接地电容的容量， V为线-地电压 5. 插入损耗 是衡量滤波器效果的指标。指的是在一定条件下，EMI滤波器对干扰信号的衰减能力。它用滤波器插入前信号源直接传送给负载的功率和插入后传送给负载的功率的对数来描述。在50Q系统内测试时，可用下式来表示： IL=20Lg（E0/E1） 其中，IL- 插入损耗（单位：dB） EO-负载直接接到信号源上的电压 E1-插入滤波器后负载上的电压
6. 气候等级指EMI滤波器的工作环境等级，按IEC规定应按以下方式标注： XX/XXX/XX 前 2 位数字代表滤波器的最低工作温度中间数字代表滤波器的最高工作温度后 2 位数字代表质量认定时在规定稳态湿热条件下的试验天数 7. 绝缘电阻 绝缘电阻是指滤波器相线，中线对地之间的阻值。通常用专用绝缘电阻表测试。 8. 电磁干扰（EMI） 电磁干扰经常与无线电频率干扰（RFI ）交替使用。从技术上来说，EMI指的是能量形式（电磁），然而RFI指的是噪声频率的范围。滤波器用以消除EMI和RFI 中的多余电磁能。 9. 频率范围 电磁能量的频率带宽常用赫兹（Hz,每秒循环次数），千赫（KHz,每秒循环千次数）表示。电源滤波器的典型频率范围在150kHz to 30MHz （超过30MHz即为辐射）10. 阻抗失配 为了达到更好的滤波效果，要使滤波器与它的源阻抗和负载阻抗失配。如图所示。 11. 工作频率 电源滤波器的工作频率标称值为50/60Hz（中国、欧洲等为50Hz;北美为60Hz）。然而，电源滤波器在直流或400Hz的情况下工作，并不会损害其效力。 二、滤波器的作用 1. 什么是射频干扰（RFI）？ RFI 是指产生在无线电通讯时，所用频率范围内的一种多余的电磁能。传导现象的频率范围介于10kHz到30MHN间；辐射现象的频率范围介于30MHz到1GHz间。 2. 为何要关注RFI？ 之所以必须考虑RFI，基于两点原因：（1）他们的产品必须在其工作环境下正常运行，然而该工作环境常常伴随有严重的R F I。（2）他们的产品不能辐射RFI，以确保不干扰对健康及安全都至关重要的射频（RF）通讯。法律已对可靠的RF 通讯做出了规定，以确保电子设备的RFI 控制。 3. 什么是RFI 的传播模式？
《机械滤波器知识》word版
国外机械滤波器的简介 向天明 一九四七年阿德来在美国“电子学”杂志上发表了矩形片状机械滤波器以来，由于它具有一般滤波器不及的优点，因此得到各国有关人员重视。49～52年四年发展很快，53年在美国就有商品问世。美国、日本、西德、苏联等国都先后公布了自己的机械滤波器有关资料和样品。用得最多的是在100～600KHz频段的中频带通滤波器，因为56年起晶体及频率综合技术的发展，解决了单边带通信的根本问题，使单边带通信技术迅速发展。这样，对中频带通滤波器提出了高的要求。人们认为，在这个频段里机械滤波器有着比晶体滤波器的优越性，甚至有人说机械滤波器在接收机中“出尽了风头”。与此同时其他无线电、有线电通讯设备、测量仪器、遥控遥测中都广泛地使用，对减小这些设备的体积、提高性能起到了相当重要的作用。 一、几个国家的机械滤波器的特点 1.美国 有代表性的，一家是无线电公司主要生产圆棒纵振和圆棒扭振机械滤波器，换能器采用磁致伸缩金属丝或磁致伸缩铁氧体。另一家是柯林公司他生产圆盘弯曲振动机械滤波器、换能器采用磁致伸缩镍金属丝。这两家公司制作的机械滤波器加工都比较精细，性能比较高，使用温度范围比较宽。一般地说，滤波器使用温度范围在－40℃～＋85℃频率温度系数为2×10－6/℃。换能器频率温度系数在2×10－5/℃左右。他们都不太轻易使用压电换能器，近来也在一些产品中采用压电换能器，但是相当谨慎的。 2.西德 以德律风振为例主要生产扭振棒状机械滤波器，换能器常用铁氧体换能或压电换能，其他形式换能也有。 3.日本 除中频滤波器外，低频机械滤波器形式很多，而且随时发表新结构，应用范围也很广。但无论那种形式的机械滤波器几乎都采用压电换能。总的来看，零件制作都较粗糙，使用温度范围都较窄，频率温度系数较大。一般使用温度在－10℃～＋60℃或更窄些，频率温度系数5×10－6/℃左右，甚至更差些。换能器用的压电陶瓷的频率温度系数为50×10－5/℃。
EMI电源滤波器基本知识介绍
EMI电源滤波器基本知识介绍 电磁干扰(EMＩ)电源滤波器（以下简称滤波器)是由电感、电容组成的无源器件。实际上它起两个低通滤波器的作用，一个衰减共模干扰另一个衰减差模干扰。它能在阻带（通常大于10KHz)范围内衰减射频能量而让工频无衰减或很少衰减地通过。EMＩ电源滤波器是电子设备设计工程师控制传导干扰和辐射电磁干扰的首选工具 （一）EＭＩ电源滤波器部分技术参数简介?插入损耗?滤波器的插入损耗是不加滤波器时从噪声源传递到负载的噪声电压与接入滤波器时负载上的噪声电压之比。插入损耗衡量ＥMI电源滤波器电 性能的重要参数,用下式表示：Eo IL＝２０ｌoｇ--－?E 式中：Eo-----－不加滤波器时，负载上的干扰噪声电平。? E --－---接入滤波器后，同一负载上的干扰噪声电平。 干扰方式有共模干扰和差模干扰两种,其定义为： 共模干扰:叠加于火线（P）、零线（N）和地线（E)之间的干扰电压。?差模干扰：叠加于火线(Ｐ）和零线（N）之间的干扰电压。?因此插入损耗又分为共模插入损耗和差模插入损耗，插入损耗的测试原理图如下： ?泄漏电流：滤波器的泄漏电流是指在250ＶＡC的电压下,火线和零线与外壳间流过的电流。它主要取决于滤波器中的共模电容。从插入损?耗考虑，共模电容越大,电性能越好，此时,漏电流也越大。但从安全方面考虑,泄漏电流又不能过大,否则不符合安全标准要求。尤其是一些 医疗保健设备,要求泄漏电流尽可能小。因此，要根据具体设备要求来确定共模电容的容量。泄漏电流测试电路如下所示 ?耐压测试?为确保(交流）电源滤波器的质量,出厂前全部进行耐压测试。测试标准为:?火线与地线（或零线与地线）之间施加频率为50Hz的1500ＶAC高压，时间一分钟,不发生放电现象和咝咝声。?火线与零线之间施加１45０V直流高压，时间一分钟,不发生放电现象和咝咝声 (二) ＥMI电源滤波器的选用 根据设备的额定工作电压、额定工作电流和工作频率来确定滤波器的类型。滤波器的额定工作电流不要取的过小，否则会损坏滤波器或降低滤波器的寿命。但额定工作电流也不要取的过大，这是因为电流大会增大滤波器的体积或降低滤波器的电性能,为了既不降低滤波器的电性能,又能保证滤波器安全工作，一般按设备额定电流的１.2倍来确定滤波器的额定工作电流。?根据设备现场干扰源情况,来确定干扰噪声类型，是共模干扰还是差模干扰,这样才能有针对性的选用滤波器。如不能确定干扰类型，可通过实际试探来确定滤波器型号,这种方法往往是一种既实际又有效的方法。 根据设备最大泄漏电流的允许值来选择滤波器，尤其对一些医疗保健设备更是如此?（三) EＭＩ电源滤波器使用的注意事项?·电源滤波器的安装位置要靠近电源入口处，尽量缩短引线长度。?·确保滤波器外壳与机箱外壳良好接触,外壳接保护地。?·滤波器耐压测试标准是(线-地）1500VＡＣ，(线-线)1450ＶＤC，时间一分钟。由于这种测试对内部器件带有一定损伤，用户测试次数不能过多，时间不能过长。否则会降低滤波器的寿命,甚至损坏滤波器。
开关电源EMI滤波器原理与设计研究
开关电源EMI滤波器原理与设计研究
开关电源EMI滤波器原理与设计研究 魏应冬，吴燮华 (浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027） 摘要：在开关电源中，EMI滤波器对共模和差模传导噪声的抑制起着显著的作用。在研究滤波器原理的基础上，探讨了一种对共模、差模信号进行独立分析，分别建模的方法，最后基于此提出了一种EMI滤波器的设计程序。 关键词：开关电源；EMI滤波器；共模；差模 0 引言 高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。在开关电源应用于交流电网的场合，整流电路往往导致输入电流的断续，这除了大大降低输入功率因数外，还增加了大量高次谐波。同时，开关电源中功率开关管的高速开关动作（从几十kHz到数MHz），形成了EMI（electromagnetic interference）骚扰源。从已发表的开关电源论文可知，在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接入电网的其他设备。 减少传导干扰的方法有很多，诸如合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，尽可能减少公共阻抗；设计合理的缓冲电路；减少电路杂散电容等。除此之外，可以利用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。 EMI骚扰通常难以精确描述，滤波器的设计通常是通过反复迭代，计算制作以求逐步逼近设计要求。本文从EMI滤波原理入手，分别通过对其共模和差模噪声模型的分析，给出实际工作中设计滤波器的方法，并分步骤给出设计实例。 1 EMI滤波器设计原理 在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的d v/d t和d i/d t，因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几MHz。所以，传导型电磁环境（EME）的测量，正如很多国际和国家标准所规定，频率范围在0.15～30MHz。设计EMI滤波器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的EME衰减至合理范围内即可。 在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。简言之，EMI滤波器设计可以理解为要满足以下要求： 1）规定要求的阻带频率和阻带衰减；（满足某一特定频率f stop有需要H stop的衰减）； 2）对电网频率低衰减（满足规定的通带频率和通带低衰减）； 3）低成本。
电源滤波器设计与使用原则分析
电源滤波器设计与使用原则分析 中心议题： ?城市轨道交通控制系统和电源系统需要加装滤波器 ?介绍电源滤波器的基本概念、参数选取以及安装原则等几个方面 ?分析电源滤波器得出相关结论 解决方案： ?安装无源EMI滤波器，减少干扰和衰减 ?采用横截面积较大的磁芯绕制成多匝线圈，得到共模电感，减小差模电感 ?串联电感和并联的滤波电容不能选择太大 ?正确安装滤波器，获得预期的衰减特性 引言 为了符合国际电磁兼容标准的要求，使用高频开关器件的电源电子电路必须安装合适的电磁干扰滤波器(以下简称EMI滤波器)，以阻止频率范围为150kHz～30MHz的传导干扰侵入电源网络。由于城市轨道交通的特殊性，其共模和差模干扰很容易引起车载设备传导和辐射干扰升高，使其无法达到电磁兼容标准的要求。为此，必须在导线和电子设备之间的供电部分安装一个合适的无源EMI滤波器，将干扰衰减到所要求的程度。 常用设计滤波器的公式和图表是在其源阻抗和负载阻抗匹配情况下得出的。而EMI滤波器存在阻抗失配问题，因此在这种滤波器的实际设计中通常采用试探法。但采用试探法时，由于高频时寄生参数起主导作用以及对噪声源的内阻抗不了解，使得选择正确的设计参数值变得非常困难。对于共模干扰尤其如此，因为其大小在很大程度上就取决于电路的布置和电路的寄生参数。 本文结合研究和设计电源滤波器的实践，在简化电源滤波器设计过程的同时，仍能满足实际应用场合的需要。 电源滤波器中共模扼流圈内磁通的分析 电源滤波器中共模扼流圈的作用，一般采用以下论述：“共模扼流圈管芯两侧的磁场相互抵消，因此不存在磁通使管芯饱和”。尽管这种论述对共模扼流圈作用的直觉叙述具体化了，但实质并非如此。因为根据电磁场理论中的麦克斯韦方程，可以得到以下结果： 假设电流密度J产生磁场H，则附近的另一个电流不会抵消或阻止磁场或由此而产生的电场； 同样一个相邻的电流可以导致磁场路径的改变； 在环形共模电感的特殊场合中，每条引线中的差模电流密度可假定是相等的，且方向相反。由此而产生的磁场必定在环形磁芯周边上的总和为零，而在其外部的总和则不为零。
交叉耦合带通滤波器
大学 课程设计任务书 序进行装订上交（大张图纸不必装订） 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。 指导教师签名：日期：
前言 (1) 一、背景知识 (2) 1、滤波器的发展 (2) 2、微波滤波器的应用 (2) 3、交叉耦合滤波器提出与发展 (3) 二、交叉耦合带通滤波器设计原理 (4) 1、交叉耦合滤波器的设计思路 (4) 2、新型耦合开环结构 (5) 3、交叉耦合滤波器的设计 (6) 三、仿真步骤 (9) 1、建立新工程 (9) 2、设置求解类型 (9) 3. 设置模型单位 (10) 4、建立滤波器模型 (10) 5、创建端口 (19) 6、创建Air (20) 7、设置边界条件 (20) 8、为该问题设置求解频率及扫频范围 (22) 9、优化仿真 (23) 10、保存工程 (24) 11、后处理操作 (25) 四、设计总结 (25) 参考文献 (27)
前言 微波滤波器是微波系统中重要元件之一，它用来分离或者组合各种不同频率信号的重要元件。在微波中继通信、卫信通信、雷达技术、电子对抗及微波测量中，具有广泛的应用。? 众所周知，滤波器的设计在低频电路中是用集总参数元件（电感L和电容C）构成的谐振回路来实现。但当频率高达300Mhz以上时，低频下的集总参数的LC谐振回路已不再适用了。这一方面由于当回路的线性尺寸和电磁波的波长可以比拟时，辐射相当显着，谐振回路的品质因数大大下降，因而必须采用分布参数的微波滤波器。?任何一个微波系统都是由各种各样的微波器件、有源电路和传输线等组成的。微波元件种类很多。按传输线类型可分为波导式、同轴式和微带式等；按功能可分为连接元件、终端元件、匹配元件、衰减元件、相移元件、分路元件、波型变换元件、滤波元件等；按变换性质可分为互易元件、非互易元件和非线性元件等。 本文正是根据微波滤波器的特性设计一种微带交叉耦合带通滤波器，要求其小型化、频段规则性高、边缘陡峭，可用于小型化天线系统。 摘要： 交叉耦合滤波器具有高选择性、低插入损耗、宽阻带、高的带外截止特性等，已被广泛应用于现代微波通信系统中，本文拟采用高品质谐振腔交叉耦合的形式实现该带通滤波器，结构简单紧凑，通带陡度较高，适合小型化设计，性能较高的天线或雷达双工器等电路使用。 关键词： 交叉耦合滤波器、微带线、设计、HFSS 一、背景知识 1、滤波器的发展 凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各
完整版电源滤波器基本知识
电源滤波器基本知识 一、术语定义 1. 额定电压 EMI滤波器用在指定电源频率的工作电压（中国：250V, 50Hz，欧洲：230V, 50Hz;美国：115V, 60Hz） 2. 额定电流 在额定电压和指定温度条件下（常为环境温度40C）, EMI滤波器所允许的最大连续工作电流（Imax）。在其他环境温度下的最大允许工作电流是环境温度的函数，可用如下公式得出：|op=ln皿刁r鬲 3. 试验电压 在EMI滤波器的指定端子之间和规定时间内施加的电压。试验电压分为两种，- 种是加载在电源（或负载）端子之间，称为线-线试验电压；另一种是加载在电源（或负载）任一端与接地端（或滤波器金属外壳）之间，称为线-地试验电压。 4. 泄漏电流 EMI滤波器加载额定电压后，断开滤波器的接地端与电源安全地线的条件下，测得接地端到电源（或负载）任一端间的电流，该值直接与接地电容的容量有关，可由如下公式得出： l LC=2x^x FxCxV 其中 F为工作频率， C为接地电容的容量， V为线-地电压 5. 插入损耗 是衡量滤波器效果的指标。指的是在一定条件下，EMI滤波器对干扰信号的衰减能力。它用滤波器插入前信号源直接传送给负载的功率和插入后传送给负载的功率的对数来描述。在50Q系统内测试时，可用下式来表示： IL=20Lg（E0/E1） 其中，IL-插入损耗（单位：dB） EO-负载直接接到信号源上的电压 E1-插入滤波器后负载上的电压 6. 气候等级 指EMI滤波器的工作环境等级，按IEC规定应按以下方式标注：XX/XXX/XX 前2位数字代表滤波器的最低工作温度
中间数字代表滤波器的最高工作温度 后2位数字代表质量认定时在规定稳态湿热条件下的试验天数 7. 绝缘电阻 绝缘电阻是指滤波器相线，中线对地之间的阻值。通常用专用绝缘电阻表测试。 8. 电磁干扰（EMI） 电磁干扰经常与无线电频率干扰（RFI ）交替使用。从技术上来说，EMI指的是能量形式（电磁），然而RFI指的是噪声频率的范围。滤波器用以消除EMI和RFI中的多余电磁能。 9. 频率范围 电磁能量的频率带宽常用赫兹（Hz,每秒循环次数），千赫（KHz,每秒循环千次数）表示。电源滤波器的典型频率范围在150kHz to 30MHz （超过30MHz即为辐射） 10. 阻抗失配 为了达到更好的滤波效果，要使滤波器与它的源阻抗和负载阻抗失配。如图所示。 11.工作频率 电源滤波器的工作频率标称值为50/60Hz（中国、欧洲等为50Hz;北美为60Hz）然而，电源滤波器在直流或400Hz的情况下工作，并不会损害其效力。 二、滤波器的作用
基础滤波器知识培训
基础滤波器知识 一,滤波器基本概念 1,滤波器是什么? 滤波器(filter)是频率选择器件,用于在通信系统中对通信链路中的信号频率进行选择和控制 2,什么是带通滤波器(bandpass filter)? 带通滤波器是指只允许指定的一段有效频率分量通过,而将高于以及低于此段频率分量进行有效抑制的器件。此外，常见的滤波器形式还有低通，高通，低阻，高阻，带租。 3,什么是双工器（diplexer, duplexer）? 能同时对接收和发射提供通道，并对接收和发射的频率分量进行控制的滤波器，称为双工器。 4,无线通信用滤波器作用是什么? 我们的产品在通信系统中起何作用？用在何处？ 我们的微波射频产品在移动通信系统中叫射频前端。框图如下： 我们公司的产品主要用于提供无线通信收发信道，同时通过收/发两个带通滤波器对信号的选择和控制，抑制掉对通信频带有干扰的频率分量，同时避免了对其他通信方式所在的频带的干扰，并且有效保持接收和发射频带的隔离，提高通信质量。
5,基站双工器上的低通滤波器作用是什么? 为了有效抑制寄生通带，我们通过增加低通滤波器对其进行抑制。 6，什么是塔放（塔顶放大器），有什么作用？ 塔顶放大器的原理就是通过在基站接收系统的前端，即紧靠接收天线下增加一个低噪声放大器（LNA- Low Noise Amplifier）来实现对基站接收性能的改善。 塔放带来的好处是多方面的。这主要是由于塔放从技术原理上是降低基站接收系统噪声系数，从而提高基站接收系统灵敏度，这样它起到的作用是对基站接收性能的改善。 7，什么是dB, dBm, dBc? 1、dBm dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。 [例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。 [例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为： 10lg（40W/1mw）=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。 2、dBi 和dBd dBi和dBd是考征增益的值（功率增益），两者都是一个相对值，但参考基准不
EMI滤波器电路原理及设计
EMI滤波器电路原理及设计 引言 开关电源以其体积小、重量轻、效率高等优点被广泛应用于电力电子设备系统中，但是开关电源易受到电磁干扰，产生误动作，且本身的高频信号也会引起大量的噪声，会污染电网环境，干扰同一电网其他电子设备的正常工作。这样就对EMC提出了更高的要求指标。 分类： 开关电源中的电磁干扰（EMI）主要有传导干扰和辐射干扰。通过正确的屏蔽和接地系统设计可以得到有效的控制，对于传导干扰来说，加装EMI滤波器，是一种比较经济有效的措施，辐射干扰的抑制可以通过加装变压器屏蔽铜片。 EMI滤波器介绍 开关电源与交流电网相连，尽管开关电源是一个单端口网络，但具有相线（L），零线（N），地线（E）的开关电源实际上形成了两个AC端口，所以噪声源在实际分析中可以将其分解为共模和差模噪声源。火线（L）与零线（N）之间的干扰叫做差模干扰（属于对称性干扰），火线（L）与地线（E）之间的干扰叫做共模干扰（非对称性干扰）。在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小；共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 1.开关电源的EMI干扰源 开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。 （1）功率开关管 功率开关管工作在On-O ff快速循环转换的状态，dv/dt和di/dt都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。 （2）高频变压器 高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。 （3）整流二极管 整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高 dv/dt，从而导致强电磁干扰。 （4）PCB 准确的说，PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣，直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。
EMI电源滤波器基本知识介绍
EMI电源滤波器基本知识介绍 电磁干扰（EMI）电源滤波器（以下简称滤波器）是由电感、电容组成的无源器件。实际上它起两个低通滤波器的作用，一个衰减共模干扰另一个衰减差模干扰。它能在阻带（通常大于10KHz）范围内衰减射频能量而让工频无衰减或很少衰减地通过。EMI电源滤波器是电子设备设计工程师控制传导干扰和辐射电磁干扰 的首选工具 （一）EMI电源滤波器部分技术参数简介 插入损耗 滤波器的插入损耗是不加滤波器时从噪声源传递到负载的噪声电压与接入滤波器时负载上的噪声电压之比。插入损耗衡量EMI电源滤波器电性能的重要参数，用下式表示：Eo IL＝20log--- E 式中:Eo------不加滤波器时，负载上的干扰噪声电平。 E------接入滤波器后，同一负载上的干扰噪声电平。 干扰方式有共模干扰和差模干扰两种，其定义为：共模干扰：叠加于火线（P）、零线（N）和地线（E）之间的干扰电压。 差模干扰：叠加于火线（P）和零线（N）之间的干扰电压。 因此插入损耗又分为共模插入损耗和差模插入损耗，插入损耗的测试原理图 如下：
泄漏电流：滤波器的泄漏电流是指在250VAC的电压下，火线和零线与外壳间流过的电流。它主要取决于滤波器中的共模电容。从插入损 耗考虑，共模电容越大，电性能越好，此时，漏电流也越大。但从安全方面考虑，泄漏电流又不能过大，否则不符合安全标准要求。尤其是一些 医疗保健设备，要求泄漏电流尽可能小。因此，要根据具体设备要求来确定共模 电容的容量。泄漏电流测试电路如下所示 耐压测试 为确保（交流）电源滤波器的质量，出厂前全部进行耐压测试。测试标准为： 火线与地线（或零线与地线）之间施加频率为50Hz的1500VAC高压，时 间一分钟，不发生放电现象和咝咝声。 火线与零线之间施加1450V直流高压，时间一分钟，不发生放电现象和咝 咝声 （二）EMI电源滤波器的选用 根据设备的额定工作电压、额定工作电流和工作频率来确定滤波器的类型。滤波器的额定工作电流不要取的过小，否则会损坏滤波器或降低滤波器的寿命。但额定工作电流也不要取的过大，这是因为电流大会增大滤波器的体积或降低滤波器的电性能，为了既不降低滤波器的电性能，又能保证滤波器安全工作，一般按设备额定电流的1.2倍来确定滤波器的额定工作电流。 根据设备现场干扰源情况，来确定干扰噪声类型，是共模干扰还是差模干扰，这样才能有针对性的选用滤波器。如不能确定干扰类型，可通过实际试探来确定
非常好的滤波器基础知识
非常好的滤波器基础知识 滤波器是射频系统中必不可少的关键部件之一，主要是用来作频率选择----让需要的频率信号通过而反射不需要的干扰频率信号。经典的滤波器应用实例是接收机或发射机前端，如图1、图2所示： 从图1中可以看到，滤波器广泛应用在接收机中的射频、中频以及基带部分。虽然对这数字技术的发展，采用数字滤波器有取代基带部分甚至中频部分的模拟滤波器，但射频部分的滤波器任然不可替代。因此，滤波器是射频系统中必不可少的关键性部件之一。滤波器的分类有很多种方法。例如：按频率选择的特性可以分为：低通、高通、带通、带阻滤波器等； 按实现方式可以分为：LC滤波器、声表面波/体声波滤波器、螺旋滤波器、介质滤波器、腔体滤波器、高温超导滤波器、平面结构滤波器。 按不同的频率响应函数可以分为：切比雪夫、广义切比雪夫、巴特沃斯、高斯、贝塞尔函数、椭圆函数等。 对于不同的滤波器分类，主要是从不同的滤波器特性需求来描述滤波器的不同特征。 滤波器的这种众多分类方法所描述的滤波器不同的众多特征，集中体现出了实际工程应用中对滤波器的需求是需要综
合考量的，也就是说对于用户需求来做设计时，需要综合考虑用户需求。 滤波器选择时，首先需要确定的就是应该使用低通、高通、带通还是带阻的滤波器。 下面首先介绍一下按频率选择的特性分类的高通、低通、带通以及带阻的频率响应特性及其作用。 巴特沃斯切比雪夫带通滤波器 巴特沃斯切比雪夫高通滤波器 最常用的滤波器是低通跟带通。低通在混频器部分的镜像抑制、频率源部分的谐波抑制等有广泛应用。带通在接收机前端信号选择、发射机功放后杂散抑制、频率源杂散抑制等方面广泛使用。滤波器在微波射频系统中广泛应用，作为一功能性部件，必然有其对应的电性能指标用于描述系统对该部件的性能需求。对应不同的应用场合，对滤波器某些电器性能特性有不同的要求。描述滤波器电性能技术指标有： 阶数（级数） 绝对带宽/相对带宽 截止频率 驻波 带外抑制 纹波 损耗
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EMI滤波器应用设计原理
EMI滤波器设计原理 高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，已经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。在开关电源应用于交流电网的场合，整流电路往往导致输入电流的断续，这除了大大降低输入功率因数外，还增加了大量高次谐波。同时，开关电源中功率开关管的高速开关动作（从几十kHz到数MHz），形成了EMI（electromagnetic interference）骚扰源。从已发表的开关电源论文可知，在开关电源中主要存在的干扰形式是传导干扰和近场辐射干扰，传导干扰还会注入电网，干扰接入电网的其他设备。 减少传导干扰的方法有很多，诸如合理铺设地线，采取星型铺地，避免环形地线，尽可能减少公共阻抗；设计合理的缓冲电路；减少电路杂散电容等。除此之外，可以利用EMI滤波器衰减电网与开关电源对彼此的噪声干扰。 EMI骚扰通常难以精确描述，滤波器的设计通常是通过反复迭代，计算制作以求逐步逼近设计要求。本文从EMI滤波原理入手，分别通过对其共模和差模噪声模型的分析，给出实际工作中设计滤波器的方法，并分步骤给出设计实例。 1 EMI滤波器设计原理 在开关电源中，主要的EMI骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的d v/d t 和d i/d t，因而电磁发射EME(Electromagnetic Emission)通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几MHz。所以，传导型电磁环境（EME）的测量，正如很多国际和国家标准所规定，频率范围在0.15～30MHz。设计EMI滤波器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率高于150kHz的EME衰减至合理范围内即可。 在数字信号处理领域普遍认同的低通滤波器概念同样适用于电力电子装置中。简言之，EMI滤波器设计可以理解为要满足以下要求： 1）规定要求的阻带频率和阻带衰减；（满足某一特定频率f stop有需要H stop 的衰减）； 2）对电网频率低衰减（满足规定的通带频率和通带低衰减）； 3）低成本。 1.1 常用低通滤波器模型 EMI滤波器通常置于开关电源与电网相连的前端,是由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波器。如图1所示，噪声源等效阻抗为Z source、电网等效阻抗为Z sink。滤波器指标（f stop和H stop）可以由一阶、二阶或三阶低通滤波器实现，滤波器传递函数的计算通常在高频下近似，也就是说对于n阶滤波器，忽略所有ωk相关项（当k X电容和Y电容知识 在交流电源输入端,一般需要增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。交流电源输入分为3个端子：火线（L）/零线（N）/地线（G）。在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容,一般统称为Y电容。这两个Y电容连接的位置比较关键,必须需要符合相关安全标准, 以防引起电子设备漏电或机壳带电,容易危及人身安全及生命。它们都属于安全电容,从而要求电容值不能偏大,而耐压必须较高。 一般情况下,工作在亚热带的机器,要求对地漏电电流不能超过0.7mA;工作在温带机器,要求对地漏电电流不能超过0.35mA。因此,Y电容的总容量一般都不能超过4700PF（472）。特别指出：作为安全电容的Y电容,要求必须取得安全检测机构的认证。Y电容外观多为橙色或蓝色,一般都标有安全认证标志（如UL、CSA等标识）和耐压AC250V或AC275V字样。然而,其真正的直流耐压高达5000V以上。必须强调,Y电容不得随意使用标称耐压AC250V或者DC400V 之类的普通电容来代用。在火线和零线抑制之间并联的电容,一般称之为X电容。由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容之一。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大,但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。 安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的的普通电容来代用。 通常,X电容多选用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大,而其内阻相应较小。普通电容纹波电流的指标都很低,动态内阻较高。用普通电容代替X电容,除了电容耐压无法满足标准之外,纹波电流指标也难以符合要求。 根據IEC 60384-14,電容器分為X電容及Y電容: 1. X電容是指跨於L-N之間的電容器, 2. Y電容是指跨於L-G/N-G之間的電容器. (L=Line, N=Neutral, G=Ground) X電容底下又分為X1, X2, X3,主要差別在於: 1. X1耐高壓大於 2.5 kV, 小於等於4 kV, 2. X2耐高壓小於等於2.5 kV, 3. X3耐高壓小於等於1.2 kV Y電容底下又分為Y1, Y2, Y3,Y4, 主要差別在於: (耐直流电压等级) 1. Y1耐高壓大於8 kV, 2. Y2耐高壓大於5 kV,EMI滤波器中X电容和Y电容的基础知识