EMI濾波器精確濾波設計方法

電子系統產(chǎn)生的干擾特性

解決問(wèn)題首先要了解電子系統產(chǎn)生的總干擾情況，需要抑制多少干擾電壓才能滿(mǎn)足標準要求？共模干擾是多少，差模干擾是多少？只有明確了這些干擾特性我們才能根據實(shí)際的需要提出要求。

從被測物體的電流路徑來(lái)看，干擾信號回流路徑可能通過(guò)地線(xiàn)，或者通過(guò)其它電網(wǎng)，如圖1所示。通過(guò)地線(xiàn)的干擾電流在電源網(wǎng)上產(chǎn)生同相位的共模干擾電壓。通過(guò)其它線(xiàn)在兩根電源線(xiàn)上產(chǎn)生反相的差模干擾電壓。干擾電流的路徑如圖2所示。

圖1 干擾信號的回流路徑

在標準電磁兼容性測試實(shí)驗室可得到設備的總干擾情況，但無(wú)法了解設備的共模干擾和差模干擾特性。為了在測量中分辨共?；蛘卟钅８蓴_信號，通用的儀器是很難實(shí)現的。使用專(zhuān)用的傳導測試儀，可獲得設備的總干擾、共模干擾和差模干擾。測試結果如圖3所示。

圖2 傳統測試儀獲得的總干擾、共模干擾和差模干擾　　

濾波器的制造商給出的濾波器插損是在50W標準阻抗系統中的性能。眾所周知，電源的輸入阻抗隨著(zhù)頻率的變化具有不連續性。阻抗的改變導致濾波器的插損特性產(chǎn)生很大的變化。

濾波器的設計

知道設備的干擾特性和輸入阻抗特性后，設計或者選擇一個(gè)濾波器就變得簡(jiǎn)單了。如果使用一個(gè)現成的濾波器，可以調用過(guò)去積累的濾波器數據庫，比對濾波 器參數，找到一個(gè)合適的濾波器。如果沒(méi)有合適的或者想專(zhuān)門(mén)設計一個(gè)專(zhuān)用濾波器，可以借助專(zhuān)用的濾波器設計軟件。在確定一個(gè)濾波器模式后輸入濾波器一些簡(jiǎn)單 的約束條件，設計軟件根據阻抗特性自動(dòng)計算出最合適的組件值，以及提供最合適的衰減。(如圖3所示)

圖3 一種由軟件設計的最佳濾波器

設計結果

在對某產(chǎn)品進(jìn)行了干擾特性和阻抗特性測試后，需要解決一個(gè)低于5MHz的低頻干擾問(wèn)題。專(zhuān)用濾波器設計軟件結合前面得到的測試數據給出了濾波器的元 件參數：包括470nF的X電容器，2.2nF的Y電容器和15.1mH的共模電感。但是有經(jīng)驗的濾波器設計人員認為采用一個(gè)13.5mH共模電感的濾波器是足夠了。使用一個(gè)13.5mH包括額外高頻組件的濾波器的發(fā)射情況如圖4所示。

圖4 最小15mH的系統使用和18mH時(shí)的測試結果

為了驗證軟件的設計數據，將470nF、2.2nF和18mH的非定制的濾波器迅速連接到系統中，獲得中心頻率小于5MHz，并且無(wú)需高頻濾波器。結果清楚地表明，最小15mH的限制是合適的。

結語(yǔ)

EMC-art target=_blank class=relatedlink>EMI濾波器的設計應該充分考慮干擾特性和阻抗特性，在阻抗測試和干擾特性測試數據基礎上進(jìn)行設計是精確濾波設計的唯一方法。