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关于开关电源的电磁兼容性技术及解决方法

2011-01-195030

  5   滤波器结构

  滤波是一种抑制传导干扰的方法。例如,在电源输入端接上滤波器,可以抑制来自电网的噪声对电源本身的侵害,也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。它不仅可以抑制传输线上的传导干扰,同时对传输线上的辐射发射也具有显著的抑制效果。在滤波电路中,选用穿心电容、三端电容、铁氧体磁环,能够改善电路的滤波特性。进行适当的设计或选择合适的滤波器,并正确的安装滤波器是抗干扰技术的重要组成部分。在交流电输入端加装的电源滤波器电路如图1所示。图中Ld、Cd用于抑制差模噪声,一般取Ld为100 mH -700mH,Cd取1?F -10?F。Lc、Cc用于抑制共模噪声,可根据实际情况加以调整。
 

  所有电源滤波器都必须接地(厂家特别说明允许不接地的除外),因为滤波器的共模旁路电容必须在接地时才起作用。一般的接地方法是除了将滤波器与金属外壳相接之外,还要用较粗的导线将滤波器外壳与设备的接地点相连。接地阻抗越低,滤波效果越好。

  滤波器尽量安装在靠近电源入口处。滤波器的输入及输出端要尽量远离,避免干扰信号从输入端直接耦合到输出端。

  如在电源输出端加输出滤波器、加装高频电容、加大输出滤波电感的电感量及滤波电容的容量,则可以抑制差模噪声。如果把多个电容并联,则效果会更好。

  几种滤波器的构成如图2所示。在图2(a)中,阻抗Z=1/(ωC1),高频区域用陶瓷电容、聚酯薄膜电容并联,其滤波效果更好。图2(b)中,噪声能通过电容旁路到地线上,这种滤波器连接时应使接地阻抗尽量小。图2(c)中,C1、C2对不对称噪声有良好的滤波效果,C3对对称噪声有良好的滤波效果,连接时应使电容器的引线及接地线尽量短。图2(d)为常用的噪声滤波电路,L1、L2对噪声呈现高阻抗,而C1则对噪声呈现低阻抗。当L1、L2采用共模电感结构时,对对称和非对称噪声都有较好的滤波效果。图2(e)适用于共模噪声进行滤波,应注意的是其接地阻抗同样应尽量小。
 

 图3是对共模噪声和差模噪声都有效的滤波器电路。其中,L1、L2、C1为抑制差模噪声回路,L3、C2、C3构成抑制共模噪声回路。L1、L2的铁心应选择不易磁饱和的材料及M-F特性优良的铁心材料。C1使用陶瓷电容或聚酯薄膜电容,应有足够的耐压值,其容量一般取0.22?F -0.47?F。L3为共模电感,对共模噪声具有较高的阻抗、较好的抑制效果。
 


         6  EMI滤波器选用与安装

  开关电源EMI滤波器中的4只电容器用了两种不同的下标“x”和“y”,不仅说明了它们在滤波网络中的作用,还表明了它们在滤波网络中的安全等级。无论是选用还是设计EMI滤波器,都要认真的考虑Cx和Cy的安全等级。在实际应用中,Cx电容接在单相电源线的L和N之间,它上面除加有电源额定电压外,还会叠加L和N之间存在的EMI信号峰值电压。因此,要根据EMI滤波器的应用场合和可能存在的EMI信号峰值,正确选用适合安全等级的Cx电容器。Cy电容器是接在电源供电线L、N与金属外壳(E)之间的,对于220V、50Hz电源,它除符合250V峰值电压的耐压要求外,还要求这种电容器在电气和机械性能方面具有足够的安全裕量,以避免可能出现的击穿短路现象。

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