EMI濾波器精確濾波設(shè)計(jì)方法

電子系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾特性

解決問(wèn)題首先要了解電子系統(tǒng)產(chǎn)生的總干擾情況，需要抑制多少干擾電壓才能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求？共模干擾是多少，差模干擾是多少？只有明確了這些干擾特性我們才能根據(jù)實(shí)際的需要提出要求。

從被測(cè)物體的電流路徑來(lái)看，干擾信號(hào)回流路徑可能通過(guò)地線，或者通過(guò)其它電網(wǎng)，如圖1所示。通過(guò)地線的干擾電流在電源網(wǎng)上產(chǎn)生同相位的共模干擾電壓。通過(guò)其它線在兩根電源線上產(chǎn)生反相的差模干擾電壓。干擾電流的路徑如圖2所示。

圖1 干擾信號(hào)的回流路徑

在標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容性測(cè)試實(shí)驗(yàn)室可得到設(shè)備的總干擾情況，但無(wú)法了解設(shè)備的共模干擾和差模干擾特性。為了在測(cè)量中分辨共模或者差模干擾信號(hào)，通用的儀器是很難實(shí)現(xiàn)的。使用專用的傳導(dǎo)測(cè)試儀，可獲得設(shè)備的總干擾、共模干擾和差模干擾。測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖2 傳統(tǒng)測(cè)試儀獲得的總干擾、共模干擾和差模干擾　　

濾波器的制造商給出的濾波器插損是在50W標(biāo)準(zhǔn)阻抗系統(tǒng)中的性能。眾所周知，電源的輸入阻抗隨著頻率的變化具有不連續(xù)性。阻抗的改變導(dǎo)致濾波器的插損特性產(chǎn)生很大的變化。

濾波器的設(shè)計(jì)

知道設(shè)備的干擾特性和輸入阻抗特性后，設(shè)計(jì)或者選擇一個(gè)濾波器就變得簡(jiǎn)單了。如果使用一個(gè)現(xiàn)成的濾波器，可以調(diào)用過(guò)去積累的濾波器數(shù)據(jù)庫(kù)，比對(duì)濾波 器參數(shù)，找到一個(gè)合適的濾波器。如果沒(méi)有合適的或者想專門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)專用濾波器，可以借助專用的濾波器設(shè)計(jì)軟件。在確定一個(gè)濾波器模式后輸入濾波器一些簡(jiǎn)單 的約束條件，設(shè)計(jì)軟件根據(jù)阻抗特性自動(dòng)計(jì)算出最合適的組件值，以及提供最合適的衰減。(如圖3所示)

圖3 一種由軟件設(shè)計(jì)的最佳濾波器

設(shè)計(jì)結(jié)果

在對(duì)某產(chǎn)品進(jìn)行了干擾特性和阻抗特性測(cè)試后，需要解決一個(gè)低于5MHz的低頻干擾問(wèn)題。專用濾波器設(shè)計(jì)軟件結(jié)合前面得到的測(cè)試數(shù)據(jù)給出了濾波器的元 件參數(shù)：包括470nF的X電容器，2.2nF的Y電容器和15.1mH的共模電感。但是有經(jīng)驗(yàn)的濾波器設(shè)計(jì)人員認(rèn)為采用一個(gè)13.5mH共模電感的濾波器是足夠了。使用一個(gè)13.5mH包括額外高頻組件的濾波器的發(fā)射情況如圖4所示。

圖4 最小15mH的系統(tǒng)使用和18mH時(shí)的測(cè)試結(jié)果

為了驗(yàn)證軟件的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，將470nF、2.2nF和18mH的非定制的濾波器迅速連接到系統(tǒng)中，獲得中心頻率小于5MHz，并且無(wú)需高頻濾波器。結(jié)果清楚地表明，最小15mH的限制是合適的。

結(jié)語(yǔ)

EMC-art target=_blank class=relatedlink>EMI濾波器的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮干擾特性和阻抗特性，在阻抗測(cè)試和干擾特性測(cè)試數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)是精確濾波設(shè)計(jì)的唯一方法。