不再“小白” 电源噪声滤波器的原理及应用解析

2014-08-18 09:46 来源:电子信息网 作者:云际

EMI噪声和滤波器的类型

在电源设备输入引线上存在二种EMI噪声:共模噪声和差模噪声,如图1所示。把在交流输入引线与地之间存在的EMI噪声叫作其共模噪声,它可看作为在交流输入线上传输的电位相等、相位相同的干扰信号,即图1的电压V1和V2。而把交流输入引线之间存在的EMI噪声叫作差模噪声,它可看作为在交流输入线传输的相位差180°的干扰信号,即图1中的电压V3。共模噪声是从交流输入线流入大地的干扰电流,差模噪声是在交流输入线之间流动的干扰电流。对任何电源输入线上的传导EMI噪声,都可以用共模和差模噪声来表示,并且可把这二种EMI噪声看作独立的EMI源来分别抑制。

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图1 电磁干扰信号示意图

在对电磁干扰噪声采取抑制措施时,主要应考虑抑制共模噪声,因为共模噪声在全频域特别在高频域占主要部分,而在低频域差模噪声占比例较大,所以应根据EMI噪声的这个特点来选择适当的EMI滤波器。

电源用噪声滤波器按形状可分为一体化式和分立式。一体化式是将电感线圈、电容器等封装在金属或塑料外壳中;分立式是在印制板上安装电感线圈、电容器等,构成抑制噪声滤波器。到底采用哪种形式要根据成本、特性、安装空间等来确定。一体化式成本高,特性较好,安装灵活;分立式成本较低,但屏蔽不好,可自由分配在印制板上。

噪声滤波器的基本结构

电源EMI噪声滤波器是一种无源低通滤波器,它无衰减地将交流电传输到电源,而大大衰减随交流电传入的EMI噪声;同时又能有效地抑制电源设备产生的EMI噪声,阻止它们进入交流电网干扰其它电子设备。

单相交流电网噪声滤波器的基本结构如图2所示。它是由集中参数元件组成的四端无源网络,主要使用的元件是共模电感线圈L1、L2,差模电感L3、 L4,以及共模电容CY1、CY2和差模电容器CX。若将此滤波器网络放在电源的输入端,则L1与CY1及L2与CY2分别构成交流进线上两对独立端口之间的低通滤波器,可衰减交流进线上存在的共模干扰噪声,阻止它们进入电源设备。共模电感线圈用来衰减交流进线上的共模噪声,其中L1和L2一般是在闭合磁路的铁氧体磁芯上同向卷绕相同匝数,接入电路后在L1、L2两个线圈内交流电流产生的磁通相互抵消,不致使磁芯引起磁通饱和,又使这两个线圈的电感值在共模状态下较大,且保持不变。

差模电感线圈L3、L4与差模电容器CX构成交流进线独立端口间的一个低通滤波器,用来抑制交流进线上的差模干扰噪声,防止电源设备受其干扰。

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图2 电源滤波器的基本电路图

图2所示的电源噪声滤波器是无源网络,它具有双向抑制性能。将它插入在交流电网与电源之间,相当于这二者的EMI噪声之间加上一个阻断屏障,这样一个简单的无源滤波器起到了双向抑制噪声的作用,从而在各种电子设备中获得了广泛应用。

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