電磁兼容的抗干擾濾波器設(shè)計

大多數(shù)電子產(chǎn)品設(shè)計師對干擾濾波器的認(rèn)識一般局限在：“電子產(chǎn)品要通過電源線傳導(dǎo)發(fā)射試驗和電源線抗擾度試驗，必須在電源線上使用干擾濾波器”。而對于干擾濾波器的其它作用了解很少，這就導(dǎo)致了產(chǎn)品設(shè)計完畢后，往往不能通過其它試驗項目，例如輻射發(fā)射、輻射抗擾度、信號線上的傳導(dǎo)敏感度等試驗。實際上，電磁干擾濾波器對于順利大部分電磁兼容試驗以及保證產(chǎn)品的功能都是十分重要一類器件。本文介紹由于濾波措施不完善導(dǎo)致的電磁干擾問題及相應(yīng)的解決辦法。

濾波措施不完善導(dǎo)致的干擾問題

當(dāng)出現(xiàn)下面這些干擾問題時，往往是由于濾波措施不完善。

1.設(shè)備的機箱或機柜屏蔽十分完善，但是仍然產(chǎn)生超標(biāo)的輻射發(fā)射；
2.獨立的設(shè)備沒有任何電磁干擾的問題（輻射發(fā)射和抗擾度完全合格），但是當(dāng)連接上必要的 外接電纜時，出現(xiàn)干擾問題；
3.在信號電纜線上注入電快速脈沖時，出現(xiàn)故障；
4.不能通過輻射抗擾度試驗;
5.不能通過電纜束上的傳導(dǎo)敏感度試驗;
6.不能通過靜電放電試驗；
7.電纜中的導(dǎo)線之間或電纜之間相互干擾，導(dǎo)致設(shè)備不能實現(xiàn)預(yù)定功能。

用濾波器解決干擾問題

下面就如何用濾波器解決上述問題的方案作簡單介紹。

1）雖然機箱或機柜屏蔽很好，但是輻射發(fā)射超標(biāo)，或者不能通過輻射抗擾度試驗
這是由于機箱或機柜上的外拖電纜起著天線的作用。天線的一個特性是互易性，也就是說：一個天線如果具有很高的輻射效率，那么它的接收效率也很高。因此，設(shè)備的外拖電纜既能產(chǎn)生很強的輻射，也能有效的將空間電磁波接收下來，傳進設(shè)備，對電路形成干擾。由于某種原因，在外拖電纜上形成了干擾電流，這些電流從機箱內(nèi)傳導(dǎo)出來，并以電纜作為輻射天線輻射電磁波。解決這種問題的方法就是在電纜的端口處安裝一只濾波器，將干擾電流濾除掉。

2）獨立的設(shè)備沒有任何電磁干擾的問題（輻射發(fā)射和抗擾度完全合格），但是當(dāng)連接上必要的外接電纜時，出現(xiàn)干擾問題；
這個問題與第一類問題的本質(zhì)相同，就是外拖電纜相當(dāng)于天線。當(dāng)沒有電纜時，相當(dāng)于沒有輻射天線和接收天線，因此容易通過輻射發(fā)射和抗擾度試驗，但是當(dāng)拖上電纜后，這些電纜作為輻射天線和接收天線，導(dǎo)致設(shè)備的輻射增強、對外界空間干擾的敏感度提高。解決方法就是在電纜的端口處安裝濾波器，將這些導(dǎo)體從空間接收到的電磁能量在它們到達(dá)電子線路之前濾除掉，另一方面，阻止電子線路中的干擾能量進入這些導(dǎo)體后借助導(dǎo)體輻射。

3）在信號電纜線上注入電快速脈沖時，出現(xiàn)故障；
我們知道電快速脈沖的頻率是很高的，這些干擾通過電容耦合鉗耦合進電纜，在電纜上形成干擾電流，這些電流一方面直接流進電路，對電路形成干擾，另一方面產(chǎn)生輻射，對電路形成干擾。解決方法就是采用屏蔽電纜和加裝濾波器。

4）不能通過電纜束上的傳導(dǎo)敏感度試驗
電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗，目的是驗證由閃電、接地故障或切換電感性負(fù)載而引起的瞬時擾動的抗干擾能力。這種試驗是一種耦合到電源線路、控制線路、信號線路上的由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群試驗，自然也可以通過在電纜端口處濾波的方式來解決。

5）不能通過靜電放電試驗；
靜電放電對設(shè)備電路的影響很大程度上是由于靜電放電電流周圍的高頻電磁場，這些電磁場由于頻率很高，因此很容易被導(dǎo)線所接收，對電路形成干擾凈，某設(shè)備在做靜電放電試驗時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)在活動面板上進行放電時，電路出現(xiàn)故障。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)面板后面是一束電纜，面板上的靜電放電電流產(chǎn)生的電磁場在電纜束上感應(yīng)出了噪聲電流，形成干擾。在電纜的端口處安裝濾波器后，問題解決。

隨著開關(guān)電源的普遍應(yīng)用，在電源線入口處安裝濾波器已經(jīng)是項必要的措施。因為開關(guān)電源工作在大功率脈沖狀態(tài)，它會產(chǎn)生很強的電磁輻射，這些輻射感應(yīng)到線路上形成傳導(dǎo)發(fā)射。如果不使用濾波器，就沒有可能通過滿足電磁兼容試驗。

在設(shè)計中，往往將干擾濾波器分為電源線干擾濾波器和信號線干擾濾波器兩類。從電路上講，這兩類濾波器是相同的，都是低通濾波器，之所以這樣來劃分，主要是因為兩者除了都有對電磁干擾有盡量大的抑制作用外，分別還有一些特殊的考慮。信號濾波器還要考慮濾波器不能對工作信號有嚴(yán)重的影響，不能造成信號的失真。電源濾波器除了要保證滿足安全方面的要求外，還要注意當(dāng)負(fù)載電流較大時，電路中的電感不能發(fā)生飽和（導(dǎo)致濾波器性能下降）。