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电源供电质量对EMI滤波器的可靠性和敏感度的影响

   2009-11-18 1930


    供电质量对滤波器可靠性和滤波器性能的影响EMI 滤波器的性能及其可靠性对一台设备的正常工作非常重要。滤波器通常放在设备交流电源输入的电路上。EMI 滤波器尽可能的放置在靠近交流输入的地方就是为了在设备接入交流电源之前有效衰减设备所产生的传导噪声。

    根据在交流输入回路中位置的不同,滤波器也会受到不同程度的输入电磁骚扰的破坏。可以对EMI滤波器造成损坏的电磁骚扰不局限于浪涌电压、瞬态电压、暂态过电压和骤升电压等类型的过电压。电压畸变、陷波电压和各种类型的欠压也能造成滤波器的永久损坏。本文将会以浪涌电压、瞬态电压、暂态过电压和电压畸变为例分析其影响。图2给出了在某个单相终端设备的交流输入电路中EMI 滤波器的典型位置。从中可见,电源线上的保险丝、超温限制器(如果使用的话)和MOV 一般处在EMI 滤波器之前,也不属于滤波器。保险商实验室(UL)要求把交流电源线上的保险丝放在MOV 之前,从而在MOV 短路的情况下为设备提供过流保护。如果MOV 短路,那么线路保险丝就会跳开。

电源供电质量对EMI滤波器的可靠性和敏感度的影响



MOV 的放置

金属氧化物变阻器(MOVs)在保护终端设备免遭浪涌电压破坏的过程中仍然起着关键的作用。因为在交流输入电路中MOV 和EMI滤波器必须放在一起(其中MOV通常放在EMI 滤波器的前面),所以它们的综合表现和相互作用对其保护功能的实现也起着关键的作用。这种保护不仅包括防止设备受到电磁骚扰的影响,还包括防止EMI 滤波器受到影响。除了保险丝和MOV 之外, 无源器件构成的EMI 滤波器是第一个面临过电压的,即瞬态或者暂态过电压(TOV)。如果过电压没有触发MOV 动作(钳制骚扰),那么过电压就会通过MOV,其全部能量就会进入EMI 滤波器。过电压的能量也不会被MOV全部消耗,大部分能量还是会通过MOV 进而被EMI 滤波器中的元器件消耗。

不幸的是,所有的设备设计人员都不会把MOV 放置在EMI 滤波器之前。有些设计人员还会把它们放在EMI 滤波器的后面。在这种情况下,EMI 滤波器不会得到MOV 的过电压保护,因此EMI 滤波器也更容易受到过电压的影响。电感闪络和电容类似,电感必须被设计成能够经受过电压,这些电压可能会在瞬态或者稳态电压的情况下出现。在设计和标定EMI 滤波器中的电感的时候,大部分设计人员都会以电感、泄漏电感以及用于绕制电感的导线上的额定电流为关键参量。用于绕制电感的导线和其它的标准导线不同,它们会经过某些溶液(通常是特制漆)的浸泡。将其做成漆包线的目的是为了提供绝缘、实现各个绕组间的电气隔离,从而使电感两端能够建立一定的电压。

但是电感(整个绕组)上建立的电压并不是随着绕组的数量(导线长度)而线性变化的。这种非线性会导致在那些更靠近磁芯的绕组上产生更高的电压。而这种非线性的原因是相对于靠近电感外层的末端绕组而言,和靠近磁芯的绕组交联的磁链更大。如果在为电感的绕组选择绝缘漆包时没有考虑这种电压的升高,那么就有可能因为绝缘(漆包层)损坏而导致电感闪络。而且,因为靠近磁芯处绕组出现的温度过高也可能加速漆包层的损坏。例如,当电感受到损伤后,因为漆包层受到机械力的作用,这种效应会更加显著。当发生电感闪络时,绝缘被破坏,电感的部分绕组被短路,并导致电感的完全故障。除此之外,电感开路并导致终端设备故障的情况极少发生。在电感完全故障的情况下,EMI 滤波器经过某些溶液(通常是特制漆)的浸泡。将其做成漆包线的目的是为了提供绝缘、实现各个绕组间的电气隔离,从而使电感两端能够建立一定的电压。

电源供电质量对EMI滤波器的可靠性和敏感度的影响

图3 屏蔽的MEI 滤波器中Y 类电容故障实例

 
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