3 电源线干扰滤波器的原理

除了浪涌干扰以外，各种形式的传导干扰问题（传导发射和抗扰度）都可以通过电源线滤波器解决。电源线滤波器的基本结构如图3所示。

图中各个器件的作用如下：

　　（1） 差模滤波电容：跨接在火线和零线之间，对差模电流起旁路作用。 电容值为0.1～1μF。
　　（2） 共模滤波电容：跨接在火线或零线与机壳地之间，对共模电流起旁路作用，电容值不能过大，否则会超过安全标准中对漏电流（3.5mA）的限制要求，一般在10000pF以下。医疗设备中对漏电流的要求更严，在医疗设备中，这个电容的容量更小，甚至不用。
　　（3） 共模扼流圈：在普通的滤波器中，往往仅安装一个共模扼流圈，利用共模扼流圈的漏电感产生适量的差模电感，起到对差模电流的抑制作用。有时，人为地增加共模扼流圈的漏电感，提高差模电感量。共模扼流圈的电感量范围为1mH至数十mH，取决于要滤除的干扰的频率，频率越低，需要的电感量越大。

　　基本电路对干扰的滤波效果很有限，仅用在要求最低的场合。要提高滤波器的效果，可在基本电路的基础上增加一些器件，下面列举一些常用电路：
　　（1） 强化差模滤波方法一：与共模扼流圈串联两只差模扼流圈，增大差模电感；
　　（2） 强化差模滤波方法二：在共模滤波电容的右边增加两只差模扼流圈，同时在差模电感的右边增加一只差模滤波电容；
　　（3） 强化共模滤波：在共模滤波电容右边增加一只共模扼流圈，对共模干扰构成T形滤波；
　　（4） 强化共模和差模滤波：在共模扼流圈右边增加一只共模扼流圈，再加一只差模电容。

　　这里所示的基本电路虽然十分简单，但是在实现起来要注意一些问题。其中最重要的问题就是滤波的高频滤波性能问题。理想的滤波器应该在特定频率以上具有较大的衰减，但是实际的滤波器当频率超过30MHz时，衰减开始减小。我们一般在滤波器厂家提供的插入损耗特性曲线上仅能看到30MHz以下的部分，其中一个原因就是滤波器的插入损耗在30MHz以上会减小。当然这个理由是不能公开的，因此，公开的正当理由是：电磁兼容标准中对传导干扰发射的限制最高只到30MHz，没有必要关心滤波器在30MHz以上的情况。实际上，这是站不住脚的。尽管各种电磁兼容标准中关于传导发射的限制仅到30MHz（旧军标到50MHz，新军标到10MHz），但是如果对高频传导发射干扰不能有效的抑制，电源线上的高频传导电流会导致辐射发射，使设备的辐射发射超标。另外，瞬态脉冲敏感度试验中的试验波形往往包含了很高的频率成分，如果不滤除这些高频干扰，也会导致设备的敏感度试验失败。提高滤波器的高频特性是十分重要的。改善滤波器的高频特性从以下几个方面着手。

　　（1） 内部结构：滤波器的连线要按照电路结构向一个方向布置，在空间允许的条件下，电感与电容之间保持一定的距离，必要时，可设置一些隔离板，减小空间耦合。
　　（2） 电感：控制电感的寄生电容。必要时，使用多个电感串联的方式。
　　（3） 差模滤波电容：电容的引线要尽量短。要理解这个要求的含义：电容与需要滤波的导线（火线和零线）之间的连线尽量短。如果滤波器安装在线路板上，线路板上的走线也会等效成电容的引线。这时，要注意保证实际的电容引线最短。
　　（4） 共模电容：电容的引线要尽量短。对这个要求的理解和注意事项同差模电容相同。但是，滤波器的共模高频滤波特性主要靠共模电容保证，并且共模干扰的频率一般较高，因此共模滤波电容的高频特性更加重要。使用三端电容可以明显改善高频滤波效果。但是要注意三端电容的正确使用方法。即，要使接地线尽量短，而其他两根线的长短对效果几乎没有影响。必要时可以使用穿心电容，这时，滤波器本身的性能可以维持到1GHz以上。

4 电源线干扰滤波器的正确使用

电源线滤波器虽然从电路结构上看是一个简单的两端口网络，在电路图表示上就是将滤波器串联进需要滤波的电路。但是在实际应用中，滤波器的性能与其安装方式有很大的关系。可以说，安装方式对最终的滤波性能起了决定性的作用。这是滤波器不同于其他电子器件的一个重点所在。也正是由于许多人没有认识到这一点，才会发生许多本来很简单的电磁兼容问题。电源线滤波器的正确安装方法是：

　　（1） 滤波器靠近机箱上的电源端口，并且保持滤波器与电源端口之间的连线最短，最理想的方法，滤波器上带电源线插座。将滤波器贴装在机箱的电源端口处，使实际的连线长度为零。
　　（2） 避免滤波器的输入/输出线靠得过近。否则，输入/输出线之间的电容会导致高频干扰发生空间耦合，从而将滤波器旁路掉。这种效果对滤波器的高频特性影响很大，使滤波器的高频滤波效果变差。
　　（3） 滤波器的金属壳要直接贴装在金属机箱上，或塑料机箱内较大的金属板上。滤波器的外壳上都有一个接地端子，这无形中在提醒使用者：滤波器需要接地。因此，在实际工程中，毫无例外地看到滤波器的接地端子上都连着一根接地线。但是，为什么要连这根线，却很少有人知道。这根地线从滤波器设计者的角度考虑，是让使用者将滤波器接到屏蔽机箱或一块大金属板上的。但是，现代电子设备的干扰频率很高，通过一根导线接地，对于射频干扰阻抗是很大的，根本不能作为一根良好的地线。

　许多产品为了降低成本和体积 ，将滤波器直接安装在线路板上。在使用这种方法时，要注意的问题是，空间的干扰会直接感应到滤波电路上的任何一个部位，使滤波器失效。因此，这种方式往往仅适合于干扰频率很低的场合。如果设备使用了这种滤波方式（有些电源上就安装了滤波电路），一种补救措施是：在电源线入口处安装一只共模滤波器，这个滤波器可以仅对共模干扰有抑制作用。因为，空间感应到导线上的干扰电压都是共模形式。电路可以由一个共模扼流圈、两只共模滤波电容构成。如果用穿心电容，可以获得非常理想的滤波效果。但要注意，这里的共模电容容量与原来的相加，可能导致漏电流超标。