教你如何選擇電源濾波器

　電源濾波器的目的是抑制電磁噪聲，功能就是通過在電源線中接入電源濾波器，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。在使用的時候我們就需要了解電源濾波器方面的知識，這樣可以防止不必要的損失，而在使用的時候我們還需要了解如何選擇電源濾波器，具體如下：

　　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(nèi)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(huán)境溫度條件下所允許的最大連續(xù)工作電流。

　　隨著環(huán)境溫度的升高，或由于電感導線的銅損，磁芯損耗以及周圍環(huán)境溫度等原因?qū)е鹿ぷ鳒囟雀哂谑覝?，這時候就難以確保插入損耗的性能。我們應該根據(jù)實際可能的最大工作電流和工作環(huán)境溫度來選擇濾波器的額定電流。

　　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系： 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(jù)式2.0,Imax/Ir與Ta的關系舉例說明：+25℃，Imax=Ir;+45℃，Imax=0.816Ir;+85℃，Imax=0. 另外，在國外一些濾波器公司規(guī)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(huán)境溫度為+40℃（標稱溫度）條件下，查取其他環(huán)境溫度所允許的工作電流曲線。

　　影響工作電流和環(huán)境關系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,但其居里點溫度不高，優(yōu)質(zhì)的僅為130℃左右。磁導率越高，居里點溫度越低，過居里點后磁導率迅速下降，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(jù)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(huán)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(shù)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(huán)境、機械和可靠性能滿足有關標準要求的前提下，實現(xiàn)盡可能高的插入損耗。 濾波器的插入損耗是頻率的函數(shù)，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），接入濾波器后在接受端輸入電壓（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后保持不變，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。

　?。?）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。關于它們的具體測試方法，在CISPR第17號出版物中有過說明，這里就不再說明。例如某個廠家生產(chǎn)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，所以它對干擾信號的衰減，不會等于產(chǎn)品標準或說明書中的給出的插入損耗。如果選用EMI濾波器的網(wǎng)絡結構和參數(shù)合理，加上安裝得當，則有可能實現(xiàn)優(yōu)于標準中的規(guī)定的插入損耗。反之，如果網(wǎng)絡搭配和參數(shù)的選擇不當，安裝又有問題，則有可能得不到好的應用效果，反而會得到相反的效果，如圖2.5出現(xiàn)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(guī)定的測量方法中，都一致強調(diào)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(tài)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系統(tǒng)下測試的插入損耗曲線，曲線②是50Ω系統(tǒng)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 選擇濾波器時，首先應選擇適合你所用的濾波電路和插入損耗性能。首先選擇濾波電路的原因是與濾波器要在匹配條件下工作的傳統(tǒng)概念不同，所謂匹配意味濾波器需在保持輸入/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EMI電源濾波器不同，它是個以工頻為導通對象的低通濾波器，是在不匹配的條件下工作，因為在實際應用中無法實現(xiàn)匹配，如濾波器輸入端阻抗RI--電網(wǎng)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，要想獲得理想的抑制效果，應遵循正確的阻抗搭配。 無論怎樣復雜的電源EMI濾波器，都可以把它的共模和差模濾波網(wǎng)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(wǎng)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；如果實際負載為容性低阻，則選擇輸出負載為感性高阻的濾波器。同樣，對于濾波器的輸入阻抗和電網(wǎng)源阻抗，也應該按照阻抗失配原則來選擇濾波器。

　　由式1.4可知，Zo與Rl相差越大，ρ就越大，端口產(chǎn)生的反射也就越大。對被控制的干擾信號，當EMI濾波器兩端阻抗都處于失配狀態(tài)時，EMI信號會在它的輸入和輸出端口產(chǎn)生很強的反射。這樣一來，濾波器對EMI信號的衰減，等于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(xiàn)對EMI信號更加有效抑制。這就是為什么選用EMI濾波器時，一定要仔細分析其端口阻抗的正確搭配，使產(chǎn)生盡可能大的反射，達到對EMI信號的有效控制的原因。

　　EMI濾波器對EMI信號的抑制能力不僅取決于濾波器在50Ω系統(tǒng)內(nèi)測得的插入損耗，還取決于濾波網(wǎng)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(nèi)容，看其是否準確標出濾波網(wǎng)絡的參數(shù)和網(wǎng)絡結構。顯然，那種既不提供網(wǎng)絡參數(shù)，又沒有給出網(wǎng)絡結構的EMI濾波器，給正確端接和優(yōu)化應用帶來了麻煩。

　　另外，有的EMI濾波器標牌標明電源和負載端接，這可能是為了某特定電子設備所設置，沒有普遍意義，最多也只能是制造廠商的建議端接方法之一。應用EMI濾波器，要具體分析EMI濾波器的網(wǎng)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、插入損耗等相關方面。現(xiàn)今的電子產(chǎn)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、電路的體積大大的縮小，然而電路便得越精巧，則會有更多的組件擠在很小的空間當中，增加了干擾的機會，其中以電磁干擾及噪聲最令人感到困擾。電源濾波器的出現(xiàn)就解決了這個困擾。