开关电源EMI滤波电路原理与解决方案

2018-07-06 安规与电磁兼容网15840

本文导读：开关电源电路EMI滤波电路原理滤波原理:阻抗失配;作为电感器就是低通(更低的频率甚至直流能通过)高阻(超过一定频率后就隔断住难于通过)(或者是损耗成热消散掉),因此电感器滤波靠的是阻抗Z=(R^2+(2ΠfL)^2)^1/2 。也

开关电源电路—EMI滤波电路原理

滤波原理:阻抗失配;作为电感器就是低通(更低的频率甚至直流能通过)高阻(超过一定频率后就隔断住难于通过)(或者是损耗成热消散掉),因此电感器滤波靠的是阻抗

Z=(R^2+(2ΠfL)^2)^1/2 。
也就是分成两个部分,一个是R涡流损耗,频率越高越大,直接把杂波转换成热消耗掉,这种滤波最干净彻底;一个是2ΠfL 这部分是通过电感量产生的阻挡作用,把其阻挡住。实际都是两者的结合。但是要看你要滤除的杂波的频率,选择合适的阻抗曲线。因为电感器是有截止频率的,超过这个频率就变成容性,也就失去电感器的基本特性了,而这个截止频率和磁性材料的特性和分布电容关系最大,因此要滤波更高的频率的干扰,就需要更低的磁导率,更低的分布电容。因此一般我们滤除几百K以下的共模干扰,一般使用非晶做共模电感器,或者10KHZ以上的高导铁氧体来做,这样主要使用阻抗的WL这一方面的特性,主要发挥阻挡作用。电感器滤波器是通过串联在电路里实现。撒旦谁打死多少次顺风车安顺场。

因此，共模滤波电感器不是电感量越大越好主要看你要滤除的共模干扰的频率范围。先说一下共模电感器滤波原理共模电感器对共模干扰信号的衰减或者说滤除有两个原理,一是靠感抗的阻挡作用，但是到高频电感量没有了，然后靠的是磁心的损耗吸收作用;他们的综合效果是滤波的真实效果。当然在低频段靠的是电感量产生的感抗。同样的电感器磁心材料绕制成的电感器,随着电感量的增加，Z阻抗与频率曲线变化的趋势是随着你绕制的电感

器的电感量的增加,Z 阻抗峰值电时的频率就会下降,也就是说电感量越高所能滤除的共模干扰的频率越低,换句话说对低频共模干扰的滤除效果越好,对高频共模信号的滤除效果越差甚至不起作用。这就是为什么有的滤波器使用两级滤波共模电感器的原因一级是用低磁导率(磁导率7K以下铁氧体材料甚至可以使用1000的NiZn材料) 材料作成共模滤波电感器,滤出几十MHz或更高频段的共模干扰信号,另一级采用高导磁材料(如磁导率10000\15000的铁氧体材料或着非晶体材料)来滤除1MHz以下或者几百kHz的共模干扰信号。因此首先要确认你要滤除共模干扰的频率范围然后再选择合适的滤波电感器材料。

电容的阻抗是Z=-1/2ΠfL 那么也就是频率越高阻抗绝对值越小,那么就是高通低阻,就是频率越高越能通过,所以电容滤波是旁路,也就是采用并联方式,把高频的干扰通过电容旁路给疏导回去。

开关电源产生的共模噪声频率范围从10kHz~50MHz 甚至更高,为了对这些噪声有效的衰减,那么在这个频率范围内,共模电感器就必须提供足够高的阻抗。因此高磁导率的锰锌铁氧体和非晶材料是非常适合的。共模电感器的阻抗Zs 由串联感抗Xs 和串联电阻Rs 两部分组成。

从图中我们可以看出在750kHz 以下,Xs 在Zs 中占主要部分,750kHz 以上Rs 在Zs中占主要部分。对于抑制共模噪声的电感器,需要在一个磁芯上绕制两组电流方向相反的导线,并使用高磁导率的磁芯,如磁导率为5k、7k、10k、12k、15k 材料和非晶磁芯等。

II-22(双极滤波)电路举例说明

L1、L2为差模电感;L3为共模电感;Cx1、Cx2为线间电容;

Cy1、Cy2为对地电容;R为泄放电阻

1.线间电容

线间电容,在滤波电路中,跨接在相线之间,用于滤除差模干扰信号在交流电路中通常选用安规等级为X2的薄膜电容,常用型号如下表。在直流电路中,可根据电路实际工作电压,选用相应额定电压的薄膜电容。(安规电容)

2.对地电容

在交流电路中通常选用安规等级为Y2的瓷片电容,常用型号如下表。在直流电路中,可根据电路实际工作电压,选用相应额定电压的瓷片或薄膜电容

3.泄放电阻

通常采用1MΩ/1W的金属膜电阻,可根据电路中所用电容,选用电阻值(原则:5s内将电容两端的电压降至安全电压36V);当所需电阻小于1MΩ时,通常采用多只并联的方式实现