中心議題：

• 電磁幹擾濾波器的構造原理及應用
• EMI濾波器在開關電源中的應用
• EMI濾波器的技術參數及測試方法

隨著電子設備、計算機與家用電器的大量湧現和廣泛普及

，電網噪聲幹擾日益嚴重並形成一種公害。特別是瞬態噪聲幹擾，其上升速度快

、持續時間短
、電壓振幅度高(幾百伏至幾千伏)、隨機性強，對微機和數字電路易產生嚴重幹擾，常使人防不勝防，這已引起國內外電子界的高度重視。

電磁幹擾濾波器(EMIFilter)是shi近jin年nian來lai被bei推tui廣guang應ying用yong的de一yi種zhong新xin型xing組zu合he器qi件jian。它ta能neng有you效xiao地di抑yi製zhi電dian網wang噪zao聲sheng，提ti高gao電dian子zi設she備bei的de抗kang幹gan擾rao能neng力li及ji係xi統tong的de可ke靠kao性xing，可ke廣guang泛fan用yong於yu電dian子zi測ce量liang儀yi器qi、計算機機房設備
、開關電源
、測控係統等領域。

1電磁幹擾濾波器的構造原理及應用

1.11構造原理

電源噪聲是電磁幹擾的一種，其傳導噪聲的頻譜大致為10kHz~30MHz，最高可達150MHz。根據傳播方向的不同，電源噪聲可分為兩大類：一yi類lei是shi從cong電dian源yuan進jin線xian引yin入ru的de外wai界jie幹gan擾rao
，另ling一yi類lei是shi由you電dian子zi設she備bei產chan生sheng並bing經jing電dian源yuan線xian傳chuan導dao出chu去qu的de噪zao聲sheng。這zhe表biao明ming噪zao聲sheng屬shu於yu雙shuang向xiang幹gan擾rao信xin號hao，電dian子zi設she備bei既ji是shi噪zao聲sheng幹gan擾rao的de對dui象xiang，又you是shi一yi個ge噪zao聲sheng源yuan。若ruo從cong形xing成cheng特te點dian看kan
，噪zao聲sheng幹gan擾rao分fen串chuan模mo幹gan擾rao與yu共gong模mo幹gan擾rao兩liang種zhong。串chuan模mo幹gan擾rao是shi兩liang條tiao電dian源yuan線xian之zhi間jian(簡稱線對線)的噪聲
，共模幹擾則是兩條電源線對大地(簡稱線對地)的噪聲。

因此，電磁幹擾濾波器應符合電磁兼容性(EMC)的(de)要(yao)求(qiu)
，也(ye)必(bi)須(xu)是(shi)雙(shuang)向(xiang)射(she)頻(pin)濾(lv)波(bo)器(qi)
，一(yi)方(fang)麵(mian)要(yao)濾(lv)除(chu)從(cong)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)線(xian)上(shang)引(yin)入(ru)的(de)外(wai)部(bu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)還(hai)能(neng)避(bi)免(mian)本(ben)身(shen)設(she)備(bei)向(xiang)外(wai)部(bu)發(fa)出(chu)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)，以(yi)免(mian)影(ying)響(xiang)同(tong)一(yi)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)下(xia)其(qi)他(ta)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。此(ci)外(wai)，電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)濾(lv)波(bo)器(qi)應(ying)對(dui)串(chuan)模(mo)
、共模幹擾都起到抑製作用。

1.2基本電路及典型應用

電磁幹擾濾波器的基本電路如圖1所示。



該五端器件有兩個輸入端

、兩個輸出端和一個接地端
，使用時外殼應接通大地。電路中包括共模扼流圈(亦稱共模電感)L、濾波電容C1~C4。Ｌ對dui串chuan模mo幹gan擾rao不bu起qi作zuo用yong
，但dan當dang出chu現xian共gong模mo幹gan擾rao時shi
，由you於yu兩liang個ge線xian圈quan的de磁ci通tong方fang向xiang相xiang同tong，經jing過guo耦ou合he後hou總zong電dian感gan量liang迅xun速su增zeng大da
，因yin此ci對dui共gong模mo信xin號hao呈cheng現xian很hen大da的de感gan抗kang，使shi之zhi不bu易yi通tong過guo

，故gu稱cheng作zuo共gong模mo扼e流liu圈quan。它ta的de兩liang個ge線xian圈quan分fen別bie繞rao在zai低di損sun耗hao、高導磁率的鐵氧體磁環上
，當有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關，參見表1。

[page]xuyaozhichu，dangedingdianliujiaodashi，gongmoeliuquandexianjingyeyaoxiangyingzengda，yibiannengchengshoujiaodadedianliu。ciwai，shidangzengjiadianganliang
，kegaishandipinshuaijiantexing。C1和C2采用薄膜電容器，容量範圍大致是0.01Μf~0.47μF

，主要用來濾除串模幹擾。C3和C4跨接在輸出端，並將電容器的中點接地，能有效地抑製共模幹擾。C3和C4亦可並聯在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量範圍是2200Pf~0.1μF。

為減小漏電流，電容量不得超過0.1μF，並且電容器中點應與大地接通。C1~C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。圖2示出一種兩級複合式EMI濾波器的內部電路，由於采用兩級(亦稱兩節)濾(lv)波(bo)


，因(yin)此(ci)濾(lv)除(chu)噪(zao)聲(sheng)的(de)效(xiao)果(guo)更(geng)佳(jia)。針(zhen)對(dui)某(mou)些(xie)用(yong)戶(hu)現(xian)場(chang)存(cun)在(zai)重(zhong)複(fu)頻(pin)率(lv)為(wei)幾(ji)千(qian)赫(he)茲(zi)的(de)快(kuai)速(su)瞬(shun)態(tai)群(qun)脈(mai)衝(chong)幹(gan)擾(rao)的(de)問(wen)題(ti)，國(guo)內(nei)外(wai)還(hai)開(kai)發(fa)出(chu)群(qun)脈(mai)衝(chong)濾(lv)波(bo)器(qi)(亦稱群脈衝對抗器)
，能對上述幹擾起到抑製作用。

EMI濾波器在開關電源中的應用

為減小體積
、降低成本
，單片開關電源一般采用簡易式單級EMI濾波器，典型電路如圖3所示




圖(a)與圖(b)中的電容器C能濾除串模幹擾
，區別僅是圖(a)將C接在輸入端，圖(b)則接到輸出端。圖(c)、(d)所示電路較複雜，抑製幹擾的效果更佳。圖(c)中的L、C1和C2用來濾除共模幹擾，C3和C4濾除串模幹擾。R為泄放電阻
，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性
；斷電後還能使電源的進線端L
、N不帶電，保證使用的安全性。圖(d)則是把共模幹擾濾波電容C3和C4接在輸出端。



EMI濾波器能有效抑製單片開關電源的電磁幹擾。圖4中曲線a為不加EMI濾波器時開關電源上0.15MHz~30MHz傳導噪聲的波形(即電磁幹擾峰值包絡線)。曲線b是插入如圖3(d)所示EMI濾波器後的波形
，能將電磁幹擾衰減50dBμV~70dBμV。顯然
，這種EMI濾波器的效果更佳。[page]

3EMI濾波器的技術參數及測試方法

主要技術參數

EMI濾波器的主要技術參數有：額定電壓、額定電流、漏電流、測試電壓、絕緣電阻、直流電阻、使用溫度範圍
、工作溫升Tr

、插入損耗AdB、外形尺寸
、重量等。上述參數中最重要的是插入損耗(亦稱插入衰減)


，它是評價電磁幹擾濾波器性能優劣的主要指標。插入損耗(AdB)是頻率的函數，用dB表示。設電磁幹擾濾波器插入前後傳輸到負載上的噪聲功率分別為P1、P2，有公式：

AdB=10lgP1/P2(1)

假定負載阻抗在插入前後始終保持不變，則P1=V12/Z
，P2=V22/Z。式中V1是噪聲源直接加到負載上的電壓
，V2是在噪聲源與負載之間插入電磁幹擾濾波器後負載上的噪聲電壓，且V2＜＜V1。代入(1)式中得到

AdB=20lg(2)

插入損耗用分貝(dB)表(biao)示(shi)，分(fen)貝(bei)值(zhi)愈(yu)大(da)，說(shuo)明(ming)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)的(de)能(neng)力(li)愈(yu)強(qiang)。鑒(jian)於(yu)理(li)論(lun)計(ji)算(suan)比(bi)較(jiao)煩(fan)瑣(suo)且(qie)誤(wu)差(cha)較(jiao)大(da)，通(tong)常(chang)是(shi)由(you)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)進(jin)行(xing)實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)，根(gen)據(ju)噪(zao)聲(sheng)頻(pin)譜(pu)逐(zhu)點(dian)測(ce)出(chu)所(suo)對(dui)應(ying)的(de)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)，然(ran)後(hou)繪(hui)出(chu)典(dian)型(xing)的(de)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)曲(qu)線(xian)，提(ti)供(gong)給(gei)用(yong)戶(hu)。



圖5給出一條典型曲線。由圖可見

，該產品可將1MHz~30MHz的噪聲電壓衰減65dB。計算EMI濾波器對地漏電流的公式為

ILD=2πfCVC(3)

式中
，ILD為漏電流，f是電網頻率。以圖1為例，f=50Hz，C=C3+C4=4400pF
，VC是C3、C4上的壓降，亦即輸出端的對地電壓，可取VC≈220V/2=110V。由(3)式不難算出，此時漏電流ILD=0.15mA。C3和C4若選4700pF，則C=4700pFX2=9400pF，ILD=0.32mA。顯然，漏電流與C成正比。對漏電流的要求是愈小愈好，這樣安全性高，一般應為幾百微安至幾毫安。在電子醫療設備中對漏電流的要求更為嚴格。

需要指出
，額定電流還與環境溫度TA有關。例如國外有的生產廠家給出下述經驗公式：

I=I1(4)

式中

，I1是40°C時的額定電流。舉例說明，當TA=50℃時
，I=0.88I1；而當TA=25℃時
，I=1.1511。這表明
，額定電流值隨溫度的降低而增大，這是由於散熱條件改善的緣故。