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电子信号抗干扰之滤波技术

2025-04-053141安规与电磁兼容网

滤波器的特性 

滤波器的技术指标包括插入损耗、频率特性、阻抗特性、额定电压、额定电流、外形尺寸、工作环境、可靠性等。

1.插入损耗(Insertion Losses)

 

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插入损耗值越大对骚扰信号的抑制作用越强。

2.频率特性

滤波器的插入损耗随频率的变化即为频率特性。

频率特性可用中心频率、截止频率、最低使用频率和最高使用频率等参数描述。

3. 阻抗特性

滤波器的输入阻抗、输出阻抗直接影响其插入损耗特性。

在使用EMI滤波器时,应保证在输入、输出最大限度失配的情况下,有合乎要求的最佳抑制效果。

4. 额定电压

滤波器工作时允许的最高电压。

5. 额定电流

滤波器工作时,不降低插入损耗性能的最大使用电流。

滤波器的种类

1、反射式滤波器

反射式滤波器又称无损滤波器,其工作原理是在电磁信号传输路径上形成很大的特性阻抗不连续,使大部分电磁能量反射回信号源处。

反射式滤波器采用电感L、电容C储能元件组成的无源网络。

有很好的频率选择特性,但容易产生谐振。

根据频率特性分为低通、高通、带通、带阻滤波器,低通滤波器是电磁兼容中最常用的滤波器。 

 

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在低通滤波器中:电容的作用是通过并联一个低阻抗的通路,使骚扰电流分流,从而减小负载中的骚扰电流;电感的作用是通过串联一个高阻抗,阻断骚扰信号的流通,从而减小负载上的骚扰电压。

当滤波器的频率特性不能满足要求时,可以采取多个滤波器级联的方法。

2、吸收式滤波器

吸收式滤波器又称有损滤波器,它采用有损耗的滤波元件,使骚扰信号的能量消耗在滤波器中,以达到抑制干扰的目的。

吸收式滤波可避免反射式滤波因寄生参数效应或阻抗不匹配引起的谐振,但其频率选择性较差。

吸收式滤波器采用铁氧体材料或其他有损耗材料,将导线穿过或缠绕在各种形状的铁氧体材料上,利用其电感及磁场涡流损耗阻断骚扰信号的传播。

1)  铁氧体磁心

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用铁氧体材料制成环状磁心,与从中穿过的导线构成有损电感,可起到滤除高频电磁骚扰的作用。

铁氧体磁芯的阻抗由感抗和等效损耗电阻两部分组成。低频时主要取决于感抗,高频时铁耗成为阻抗的主要成分。

铁氧体磁心具有很好的高频骚扰抑制能力,被制成各种形状及大小,广泛应用于各种电子产品。

2)  抗干扰电缆

抗干扰电缆是将铁氧体材料填充在同轴电缆的内、外导体之间构成的有损同轴电缆,它具有很好的高频衰减特性,可以起到较好的滤波效果。

 

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3、电磁干扰滤波器

用于抑制电磁骚扰在电路中传播的滤波器统称为电磁干扰滤波器(EMI滤波器),也有的称为射频干扰滤波器(RFI滤波器)。

EMI滤波器通常是由串联电感和并联电容组成的低通滤波器。

EMI滤波器不但要抑制经两根导线流通的骚扰信号(差模干扰),而且还要抑制经任一根导线与地回路流通的骚扰信号(共模干扰)。  

4、电源线滤波器

抑制设备的传导干扰或提高对电网中骚扰的抗扰度除了要考虑源阻抗和负载阻抗的匹配外,电源线滤波器的串联电感和并联电容选值受到一定限制。

串联电感L值不能取得太大,否则会产生较大的电源压降,影响正常供电;接地的并联电容值也不能取得太大,否则对地漏电流增加,可能会超出限值而影响人身安全或引起漏电保护。

为满足上述要求,可使用共模扼流圈

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5、 滤波连接器

90% 的电磁兼容问题是由于电缆造成的。这是因为电缆是高效的电磁波接收天线和辐射天线。

电缆之所以会辐射电磁波,是因为电缆端口处有共模电压存在,电缆在这个共模电压的驱动下,如同一根单极天线。

滤波连接器的优点:

(1)  滤波连接器能够将电缆中的干扰电流滤除,从而彻底消除电缆的辐射因素。

(2)  滤波连接器抑制电缆辐射比屏蔽电缆更稳地。

(3)  使用滤波连接器后,可以降低对电缆端接的要求,避免使用价格昂贵的高质量屏蔽电缆,从而降低成本。

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