電源EMI濾波器設(shè)計(jì)方法：

1.確定fcn的一般方法：
      扼流圈截止頻率fen要根據(jù)電磁兼容性設(shè)計(jì)要求確定。對(duì)于騷擾源，要求將騷擾電平降低到規(guī)定的范圍；對(duì)于接收器，其接收品質(zhì)體現(xiàn)在對(duì)噪聲容限的要求上。對(duì)于一階低通濾波器截止頻率可按下式確定：
騷擾源：fcn=kT×（系統(tǒng)中低騷擾頻率）；接收機(jī)：fcn=kRX（電磁環(huán)境中低騷擾頻率）。

      式中，kT、kR根據(jù)電磁兼容性要求確定，一般情況下取1/3或1/5。例如：電源噪聲扼流圈或電源輸出濾波器截止頻率取fen=20~30kHz（當(dāng)開(kāi)關(guān)電源頻率f一100kHz時(shí)）；信號(hào)噪聲扼流圈截止頻率取fcn=10~30MHz（對(duì)傳輸速率為100Mbps的信息技術(shù)設(shè)備）。

      此外，對(duì)于輸入電流有特殊波形的設(shè)備，例如接有直接整流一電容濾波的電源輸入電路（未作功率因數(shù)校正（PFC）的開(kāi)關(guān)電源和電子鎮(zhèn)流器之類電器通常如此），要濾除2~40次電流諧波傳導(dǎo)干擾，噪聲扼流圈截止頻率fcn可能取得更低一些。例如，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）規(guī)定電磁干擾起始頻率為300kHz；國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)（CISPR）規(guī)定為150kHz；美國(guó)軍標(biāo)規(guī)定為10kHz。

2.噪聲濾波器電路
      當(dāng)扼流圈插入電路后，其提供的噪聲抑制效果，不但取決于扼流圈阻抗ZF大小，也與扼流圈所在電路前后阻抗（即源阻抗和負(fù)載阻抗）有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)分析指出：在工作頻率范圍內(nèi)，傳輸線輸入輸出阻抗匹配，可以大限度傳輸信號(hào)功率；對(duì)于噪聲，我們自然會(huì)想到插入噪聲濾波器，使其輸入輸出阻抗在噪聲頻率范圍內(nèi)失配，以大限度抑制噪聲。

      因此，噪聲濾波器結(jié)構(gòu)和構(gòu)成元件的選擇要由噪聲濾波器所在電路的源阻抗和負(fù)載阻抗而定。從這個(gè)意義上說(shuō)抗EMI濾波器實(shí)際上是噪聲失配濾波器。這里，我們特別提出噪聲失配概念有利于對(duì)噪聲與噪聲濾波器相互作用的分析（見(jiàn)后面應(yīng)用原理部分）。

圖1噪聲濾波器基本電路

      噪聲濾波器電路通常采用x形、T形、L形電路結(jié)構(gòu)及他們的組合等，作成低通濾波器，基本電路結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于高頻噪聲，n形結(jié)構(gòu)可以提供低的輸入輸出阻抗，適于所在電路源阻抗和負(fù)載阻抗高的場(chǎng)合；T形結(jié)構(gòu)可以提供高的輸入輸出阻抗，適于所在電路源阻抗和負(fù)載阻抗低的場(chǎng)合；L形結(jié)構(gòu)可以提供高輸入阻抗和低輸出阻抗（或者相反），適于所在電路低源阻抗和高負(fù)載阻抗（或者相反）場(chǎng)合。濾波器構(gòu)成元件L、C值的確定要滿足電路對(duì)噪聲頻率插入損耗要求，可按下式近似計(jì)算：

L=Z/（2I×fc），C=1/（2n×fe×Z）

      Z為噪聲扼流圈阻抗、濾波器輸入或輸出阻抗。應(yīng)該指出，L、C值計(jì)算只能是近似的。因?yàn)閷?duì)于頻率高到100kHz及其諧波，電路分布參數(shù)已經(jīng)不能忽略，噪聲濾波器對(duì)噪聲的抑制效果實(shí)際上往往由實(shí)驗(yàn)確定。為方便設(shè)計(jì)計(jì)算，下面給出一個(gè)實(shí)際電容的阻抗頻率特性和引線電感計(jì)算方法。考慮到電容損耗和引線電感影響，實(shí)際電容等效電路和阻抗頻率特性如圖2所示。

引線電感由下式計(jì)算：
L=0.002/[ln（4l/d）-1]
式中，d為導(dǎo)線直徑（cm），1為導(dǎo)線長(zhǎng)度（cm），L為電感量（uH）。
例如，長(zhǎng)度1=1cm的0.31mm導(dǎo)線，L=0.0077uH，當(dāng)頻率為1MHz時(shí)Z=0.0499；頻率為100MHz時(shí)Z=4.99。當(dāng)1=2cm時(shí)，L=0.0182uH，當(dāng)頻率為100MHz時(shí)，Z=11.44歐。

（a）

(b)

3.噪聲濾波器應(yīng)用原理
      根據(jù)電磁兼容性要求選擇、使用噪聲濾波器的方法或程式不是唯一的。這要作為電磁兼容性設(shè)計(jì)過(guò)程的一部分，在電器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試中解決。盡管如此，在設(shè)計(jì)使用噪聲濾波器之前，了解電磁騷擾傳播方式、噪聲頻率范圍和插入電路的電磁環(huán)境是有益的。

電磁騷擾的傳播方式大致分兩種：

      一種是傳導(dǎo)干擾，另一種是輻射干擾。用于改善電路噪聲容限的板上型噪聲濾波器可設(shè)計(jì)在9kHz~1780MHz頻率范圍內(nèi)（根據(jù)電磁兼容有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）某一頻段下工作。大體上可以認(rèn)為：噪聲頻率低段表現(xiàn)為傳導(dǎo)干擾（騷擾），噪聲濾波器主要靠扼流圈感抗提供噪聲抑制；在噪聲頻率高端，傳導(dǎo)噪聲功率被扼流圈等效電阻吸收和分布電容旁路，這時(shí)，輻射騷擾成為干擾的主要形式。

      輻射騷擾在附近元件、引線上感生噪聲電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電路自激，這在小型高密度電路元件組裝情況下變得更加突出?？笶MI器件大都作為低通濾波器插入電路中抑制或吸收噪聲干擾?？筛鶕?jù)需要抑制的噪聲頻率，設(shè)計(jì)

或選擇濾波器截止頻率fcn。上面已經(jīng)提及，噪聲濾波器作為噪聲失配器插入電路中。其作用是對(duì)高于信號(hào)頻率的噪聲嚴(yán)重失配。用噪聲失配概念，濾波器的作用可以這樣來(lái)理解：通過(guò)噪聲濾波器，噪聲或因分壓（衰減）降低噪聲輸出電平；或因多次反射吸收噪聲功率；或因通道相位改變破壞寄生振蕩條件，從而改善了電路的噪聲容限。

此外，設(shè)計(jì)、使用抗EMI器件要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
（1）了解電磁環(huán)境，合理選擇頻率范圍；
（2）噪聲濾波器所在電路中是否存在直流或強(qiáng)交流，防止器件磁心飽和失效；
（3）了解插入電路前后阻抗大小和性質(zhì)使達(dá)到噪聲失配，扼流圈阻抗一般為30~5009，宜在低源阻抗和負(fù)載阻抗下使用；
（4）注意分布電容和相鄰元件、導(dǎo)線產(chǎn)生感性交擾；
（5）控制器件溫升，一般不要超過(guò)60℃。

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