教你如何選擇電源濾波器
發布時間:2019-04-30 責任編輯:wenwei
【導讀】電源濾波器demudeshiyizhidiancizaosheng,gongnengjiushitongguozaidianyuanxianzhongjierudianyuanlvboqi,dedaoyigetedingpinlvdedianyuanxinhao,huoxiaochuyigetedingpinlvhoudedianyuanxinhao。zaishiyongdeshihouwomenjiuxuyaolejiedianyuanlvboqifangmiandezhishi,zheyangkeyifangzhibubiyaodesunshi,erzaishiyongdeshihouwomenhaixuyaolejieruhexuanzedianyuanlvboqi,jutiruxia:

1.額定電壓
額定電壓是電源EMI濾波器用在指定電源頻率時的工作電壓,也是濾波器最高允許的電壓值。如用在50Hz單相電源 的 濾波器,額定電壓為250V;用在50Hz三相電源的濾波器,額定電壓為440V.若輸入濾波器的電壓過高,會使內部電容器損壞。
2.額定電流
額定電流(Ir)是在額定電壓和指定環境溫度條件下所允許的最大連續工作電流。
隨(sui)著(zhe)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)升(sheng)高(gao),或(huo)由(you)於(yu)電(dian)感(gan)導(dao)線(xian)的(de)銅(tong)損(sun),磁(ci)芯(xin)損(sun)耗(hao)以(yi)及(ji)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)等(deng)原(yuan)因(yin)導(dao)致(zhi)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)高(gao)於(yu)室(shi)溫(wen),這(zhe)時(shi)候(hou)就(jiu)難(nan)以(yi)確(que)保(bao)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)的(de)性(xing)能(neng)。我(wo)們(men)應(ying)該(gai)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)可(ke)能(neng)的(de)最(zui)大(da)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)和(he)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)來(lai)選(xuan)擇(ze)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)。
除特殊說明外,EMI濾波器說明書給出的額定電流均為室溫+25℃(標稱溫度)的值,同樣給定的典型插入損耗或曲線也均指+25℃的值。最大工作電流(Imax)、額定電流與溫度之間的存在如下關係:字串3 式1.0中:Imax為最大工作電流,Ir為室溫下額定工作電流,Tmax為最高的工作溫度+85℃,Ta為實際工作溫度,Tr為室溫+25℃。根據式2.0,Imax/Ir與Ta的關係舉例說明:+25℃,Imax=Ir;+45℃,Imax=0.816Ir;+85℃,Imax=0. 另外,在國外一些濾波器公司規定,+40℃(標稱溫度)為工作電流值Ir .
IEC氣候等級為25/085時,指定環境溫度為+40℃(標稱溫度)條件下,查取其他環境溫度所允許的工作電流曲線。
影響工作電流和環境關係的主要原因之一就是濾波器中的軟磁材料。EMI濾波器一般采用高磁導率軟磁材料錳鋅鐵氧體,初始磁導率μi=7000~10000,但其居裏點溫度不高,優質的僅為130℃左右。磁導率越高,居裏點溫度越低,過居裏點後磁導率迅速下降,從而導致濾波器中的電感值下降,嚴重影響濾波效果。 因此要根據工作溫度來正確選擇電源濾波器的額定電流,或者改善濾波器的散熱條件(工作環境)來確保濾波器的安裝使用。
3.插入損耗
(1) 插入損耗定義 插入損耗是EMI電源濾波器最重要的技術參數之一,設計人員和工程應用人員考慮的中心問題就是:在保證濾波器安全、環境、機械和可靠性能滿足有關標準要求的前提下,實現盡可能高的插入損耗。 濾波器的插入損耗是頻率的函數,用dB(分貝)表示。電路未接濾波器時,信號源在接受電路端電壓(功率)為U( P),接入濾波器後在接受端輸入電壓(功率)為U( P) ,定義插入功耗I.L(InsertionLoss)可以用下列方程推導出來: 假設實際負載阻抗在濾波器插入前後保持不變,故1.1式的各功率可以由其相應的負載電壓和阻抗的表達式來代替:方程中所表示的插入損耗,需要在任何頻率下通過取下和插入濾波器來進行測量。
(2)共模損耗與差模損耗 EMI電源濾波器的插入損耗包括共模(表示為CM)插入損耗和差模(表示為DM)插入損耗。關於它們的具體測試方法,在CISPR第17號出版物中有過說明,這裏就不再說明。例如某個廠家生產的DNF05-H-6AEMI濾波器,按有關標準測得的插入損耗。
(3)影響插入損耗的因素 影響電源EMI濾波器插入損耗的因素包括阻抗搭配和安裝。實際應用中, EMI濾波器輸入和輸出端的阻抗已不是測得圖2.3曲線時的50Ω,所以它對幹擾信號的衰減,不會等於產品標準或說明書中的給出的插入損耗。如果選用EMI濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)和(he)參(can)數(shu)合(he)理(li),加(jia)上(shang)安(an)裝(zhuang)得(de)當(dang),則(ze)有(you)可(ke)能(neng)實(shi)現(xian)優(you)於(yu)標(biao)準(zhun)中(zhong)的(de)規(gui)定(ding)的(de)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)。反(fan)之(zhi),如(ru)果(guo)網(wang)絡(luo)搭(da)配(pei)和(he)參(can)數(shu)的(de)選(xuan)擇(ze)不(bu)當(dang),安(an)裝(zhuang)又(you)有(you)問(wen)題(ti),則(ze)有(you)可(ke)能(neng)得(de)不(bu)到(dao)好(hao)的(de)應(ying)用(yong)效(xiao)果(guo),反(fan)而(er)會(hui)得(de)到(dao)相(xiang)反(fan)的(de)效(xiao)果(guo),如(ru)圖(tu)2.5出現插入損耗增益。 另外一個影響因素,就是濾波器的工作溫度和額定工作電流。EMI濾波器的插入損耗測量標準,CISPR第17號出版物,MIL-STD-220A和GB7343-87所規定的測量方法中,都一致強調了要在加載額定電流條件下進行它的插入損耗的測量。前文已介紹,這是因為濾波器中的電感L用了鐵氧體或其他磁性材料,大電流工作下,磁性飽和狀態引起性能變壞。如圖2.6是某有問題的EMI濾波器測試情況,曲線①是正常50Ω係統下測試的插入損耗曲線,曲線②是50Ω係統和30A額定電流下測試的插入損耗曲線,兩者比較差別相當大。
4 .阻抗搭配
(1)阻抗搭配的原因 xuanzelvboqishi,shouxianyingxuanzeshihenisuoyongdelvbodianluhecharusunhaoxingneng。shouxianxuanzelvbodianludeyuanyinshiyulvboqiyaozaipipeitiaojianxiagongzuodechuantonggainianbutong,suoweipipeiyiweilvboqixuzaibaochishuru/輸出信號幅度不變(或某一固定比例)的前提下,將其中部分頻譜做預期的處理或變換,而EMIdianyuanlvboqibutong,tashigeyigongpinweidaotongduixiangdeditonglvboqi,shizaibupipeidetiaojianxiagongzuo,yinweizaishijiyingyongzhongwufashixianpipei,rulvboqishuruduanzukangRI--電網源阻抗是隨著用電量的大小變化的,濾波器輸出端的阻抗Rl(負載阻抗)--電源阻抗是隨著電源負載的大小變化的,要想獲得理想的抑製效果,應遵循正確的阻抗搭配。 無論怎樣複雜的電源EMI濾波器,都可以把它的共模和差模濾波網絡抽象出來。
(2)阻抗失配分析 可以分析出,一般在EMI電源濾波器電路網絡中,電感L看作高阻元件,電容C看作低阻元件。為了達到濾波更好的效果,按照濾波器的不匹配原則:如果實際負載為感性高阻,則選擇輸出負載為容性低阻的濾波器;如ru果guo實shi際ji負fu載zai為wei容rong性xing低di阻zu,則ze選xuan擇ze輸shu出chu負fu載zai為wei感gan性xing高gao阻zu的de濾lv波bo器qi。同tong樣yang,對dui於yu濾lv波bo器qi的de輸shu入ru阻zu抗kang和he電dian網wang源yuan阻zu抗kang,也ye應ying該gai按an照zhao阻zu抗kang失shi配pei原yuan則ze來lai選xuan擇ze濾lv波bo器qi。
由式1.4可知,Zo與Rl相差越大,ρ就越大,端口產生的反射也就越大。對被控製的幹擾信號,當EMI濾波器兩端阻抗都處於失配狀態時,EMI信號會在它的輸入和輸出端口產生很強的反射。這樣一來,濾波器對EMI信號的衰減,等於濾波器的固有插入損耗加上反射損耗。在EMI濾波器的實際使用中,可用阻抗失配來實現對EMI信號更加有效抑製。這就是為什麼選用EMI濾波器時,一定要仔細分析其端口阻抗的正確搭配,使產生盡可能大的反射,達到對EMI信號的有效控製的原因。
EMI濾波器對EMI信號的抑製能力不僅取決於濾波器在50Ω係統內測得的插入損耗,還取決於濾波網絡與EMI信號源和負載的正確端接。所以,在選用濾波器時,要特別注意EMI濾波器上標牌內容,看其是否準確標出濾波網絡的參數和網絡結構。顯然,那種既不提供網絡參數,又沒有給出網絡結構的EMI濾波器,給正確端接和優化應用帶來了麻煩。
另外,有的EMI濾(lv)波(bo)器(qi)標(biao)牌(pai)標(biao)明(ming)電(dian)源(yuan)和(he)負(fu)載(zai)端(duan)接(jie),這(zhe)可(ke)能(neng)是(shi)為(wei)了(le)某(mou)特(te)定(ding)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)所(suo)設(she)置(zhi),沒(mei)有(you)普(pu)遍(bian)意(yi)義(yi),最(zui)多(duo)也(ye)隻(zhi)能(neng)是(shi)製(zhi)造(zao)廠(chang)商(shang)的(de)建(jian)議(yi)端(duan)接(jie)方(fang)法(fa)之(zhi)一(yi)。應(ying)用(yong)EMI濾波器,要具體分析EMI濾波器的網絡結構和接入電路的等效阻抗,按照以上阻抗搭配原則進行端接才能正確達到預期目的。
從上述我們了解到,在選購的同時我們須知額定電壓、額定電流、插入損耗等相關方麵。現今的電子產品都以符合小型化、高性能、高精度、高信賴度、及高反應度等為目標,使得電路組件的分布密度過高、dianludetijidadadesuoxiao,ranerdianlubiandeyuejingqiao,zehuiyougengduodezujianjizaihenxiaodekongjiandangzhong,zengjialeganraodejihui,qizhongyidianciganraojizaoshengzuilingrengandaokunrao。dianyuanlvboqidechuxianjiujiejuelezhegekunrao。
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