電源濾波器和電磁干擾濾波模塊及應用

簡(jiǎn)介：介紹了模塊電源濾波器的原理，并重點(diǎn)介紹了用于模塊式電源的電磁干擾濾波模塊VI—IAM的原理、參數，最后給出了應用電路。

1引言

隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，各種用電設備相繼出現，用戶(hù)對電源的要求多樣化，要求也越來(lái)越高。電子設備的小型化和低成本化也迫使電源向輕、薄、小和高效率的發(fā)展方向。隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展，電源電路的集成度得到很大提高，從而使電源電路極大地簡(jiǎn)化。各電源專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家制造了品種多樣、規格齊全的標準化、系列化的模塊電源。模塊電源是由廠(chǎng)家采用優(yōu)化的最佳電路，利用先進(jìn)工藝制造完成的整體電源。使用時(shí)只需加少量分立元件就可完成設計任務(wù)。

模塊電源大多都是開(kāi)關(guān)型功率變換器，即開(kāi)關(guān)電源，它工作時(shí)，內部的電壓和電流波形都是以非常短的時(shí)間上升和下降的，所以，開(kāi)關(guān)電源本身就是一個(gè)時(shí)頻干擾發(fā)射源。濾波是抑制干擾的一種很好的方法。在電源輸入端接上濾波器可以抑制開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾，也可以抑制來(lái)自電網(wǎng)的噪聲對電源本身的侵害。本文就常用濾波器的性能及濾波模塊做一介紹。

2電源濾波器

濾波電路中，有很多專(zhuān)用的濾波元件(如鐵氧體磁環(huán))，它們能夠改善電路的濾波特性，恰當地設計和使用濾波器，是抗干擾技術(shù)的重要組成部分，開(kāi)關(guān)電源通過(guò)電源線(xiàn)引入和射出的噪聲有差模和共模之分。差模噪聲指電源兩條輸入線(xiàn)相對大地或系統基準點(diǎn)大小相等、方向相反的噪聲，共模噪聲則是指大小相等、方向相同的噪聲，對于差模噪聲進(jìn)行抑制時(shí)采用開(kāi)關(guān)電源輸入濾波器為π型濾波如圖1所示。

圖中LD為濾波扼流圈。若要對共模噪聲有抑制能力，可采用圖2所示電路。

圖中LC為共模扼流圈，由于LC的兩個(gè)線(xiàn)圈繞向一致，當電源輸入電流流過(guò)LC時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以互相抵消，相當于沒(méi)有電感效應。因此，它使用導磁率高的磁芯。LC對共模噪聲來(lái)說(shuō)，相當于一個(gè)很大電感量的電感，故它能有效地抑制共模傳導噪聲。開(kāi)關(guān)電源輸入端分別對地并接的電容CY對共模噪聲起旁路作用。共模扼流圈兩端并聯(lián)的電容CX對共模噪聲起抑制作用。R為CX的放電電阻，它是VDE—0806和IEC—380安全技術(shù)條件標準所推薦的。圖2中各元件參數選擇范圍：CX:0.1～2μF;CY:2200～0.33μF;LC:幾mH～幾十mH，隨著(zhù)工作電流不同而取不同的參數值。如電流25A進(jìn)，LC為1.8mH;電流為0.3A時(shí)，LC為47mH。另外在濾波器元件選擇中，一定要保證輸入濾波器的諧振頻率低于開(kāi)關(guān)電源的工作頻率。由于隨著(zhù)電源工作頻率的升高，濾波器對運行噪聲將更加容易抑制，所以設計中要注意濾波器在工作頻率低時(shí)的抑制效果。為了進(jìn)一步提高差模噪聲的抑制能力，可采用圖3所示的電源濾波器，圖中四只電容器分別為CX和CY。CX電容器接在單相電源線(xiàn)的火線(xiàn)和零線(xiàn)之間，它上面除加有電源的額定電壓外，還會(huì )迭加上火線(xiàn)和零線(xiàn)之間存在的各種電磁干擾峰值電壓。為保證電容器失效后，不會(huì )導致工作人員遭電擊，不危及人身安全，并考慮到使用中最壞的情況，CX安全等級分為X1和X2類(lèi)，CX電容器等級為X1時(shí)，可用于設備的峰值電壓大于1.2kV場(chǎng)合，等級為X2時(shí)，可用于設備的峰值電壓小于1.2kV的場(chǎng)合;等級為X2時(shí)，可用于設備的峰值電壓小于1.2kV的一般場(chǎng)合。另外通過(guò)限制CY的容量達到控制在規定電壓頻率作用下，流過(guò)該電容器漏電流的大小。若為裝設在可移動(dòng)設備上的電源濾波器，其交流漏電流應低于1mA;若為裝設在位置固定且接地的設備上的電源濾波器的交流漏電流應小于3.5mA，再根據漏電流的要求計算CY的容量，其關(guān)系為：

Ii=2πfCYU

f—電源頻率;U—電源供電電壓

LD是用來(lái)進(jìn)一步抑制差模噪聲的差模扼流圈。因為L(cháng)D引入將使電容CX的充電電流減少，達到了抑制差模噪聲的目的。

3電磁干擾濾波模塊VI—IAM的特點(diǎn)及應用

模塊式電源生產(chǎn)廠(chǎng)家為了方便用戶(hù)，推出了電磁干擾濾波模塊，使用方便,VI—IAM為典型的輸入抑制模塊，它為直流輸入前端濾波器，可與VI—200系列24V、48V和300V輸入DC/DC模塊組成輸出電壓從1～95VDC、輸出功率從25～800W的高效率、高功率密度電源系統。

3.1VI—IAM模塊特點(diǎn)

VI—IAM模塊輸入直流電壓可為24V、48V或300V，帶有輸入反極性保護和瞬態(tài)保護，模塊效率可達97%，浪涌電流限制符合IEC—801—5標準，電磁干擾和輻射干擾指標達到FCC—A、VDE—A有關(guān)規定。該模塊具有適用溫度范圍廣、驅動(dòng)負載能力強的特點(diǎn)。