利用濾波器抑制開關(guān)電源的電磁干擾

31EMI濾波器的結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1為開關(guān)電源EMI濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

該濾波器是由集中參數(shù)元件構(gòu)成的無源低通網(wǎng)絡(luò)，其中L1和L2是繞在同一磁環(huán)上的2只獨立線圈，稱為共模電感線圈或共模線圈（LCM），L3、L4是獨立的差模抑制電感。如果把該濾波器一端接入干擾源，負載端接被干擾設(shè)備，那么L1和Cy，L2和Cy就分別構(gòu)成L—E和N—E兩對獨立端口間的低通濾波器，用來抑制電源線上存在的共模EMI信號，使之受到衰減，被控制到很低的電平上。

共模濾波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等效電路如圖2所示，它由LCM和Cy組成。圖中右邊是開關(guān)電源的共模噪聲等效電路，并聯(lián)電容Cp包括開關(guān)管集電極和地之間的分布電容及高頻變壓器初次級間的分布電容；Rp是電流源的并聯(lián)電阻。開關(guān)電源共模噪聲等效電路的源內(nèi)阻ZSMPS是高阻抗容性的。

圖1中，L1、L2兩個線圈所繞匝數(shù)相同、繞向相反，使濾波器接入電路后，兩只線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁通在磁環(huán)內(nèi)相互抵消，不會使磁環(huán)達到磁飽和狀態(tài)，從而使兩只線圈的電感值保持不變。但是，由于種種原因，如磁環(huán)的材料不可能做到絕對均勻，兩個線圈的繞制也不可能完全對稱等，使得L1和L2的電感量是不相等的，于是，（L1—L2）形成差模電感LDM，它和L3與L4形成的獨立差模抑制電感與Cx電容器又組成L—N獨立端口間的一只低通濾波器，用來抑制電源線上存在的差模EMI信號。

差模干擾信號等效電路如圖3所示。它由高阻抗干擾等效電路和低阻抗干擾等效電路兩部分組成。圖3中，開關(guān)S表示橋式整流二極管導(dǎo)通與否，因此高低兩個等效電路是不能同時存在的；Rs是分布電阻，Ls是分布電感，數(shù)值都很小。為與共模情況區(qū)別，Rp和Cp分別用Rp′和Cp′表示。

差模EMI信號濾波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等效電路如圖4所示。LDM是差模電感，包含共模線圈形成的差模電感和獨立的差模抑制電感；CLL是濾波網(wǎng)絡(luò)選用的并聯(lián)電容。圖4（b)與圖4(a)相比，增加了一個CLL2，其數(shù)值的選擇使濾波網(wǎng)絡(luò)與負載構(gòu)成失配狀態(tài)。

由于圖1電路是無源網(wǎng)絡(luò)，它具有互易性。當它安裝在系統(tǒng)中后，既能有效地抑制電子設(shè)備外部的EMI信號傳入設(shè)備，又能大大衰減設(shè)備本身工作時產(chǎn)生的傳向電網(wǎng)的EMI信號，起到同時衰減兩組共模EMI信號和一組差模EMI信號的作用。

32EMI濾波器選用與安裝

開關(guān)電源EMI濾波器中的4只電容器用了2種不同的下標“X”和“Y”，不僅說明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的作用，還表明了它們在濾波網(wǎng)絡(luò)中的安全等級。無論是選用還是設(shè)計EMI濾波器，都要認真地考慮CX和CY的安全等級。在實際應(yīng)用中，CX電容接在單相電源線的L和N之間，它上面除加有電源額定電

圖3開關(guān)電源EMI差模信號等效電路

圖4差模濾波網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)