电源滤波器原理及应用

1、随着电子设计、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日益严重并形成一种公害。特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防。在这种情况下，电子产品的电磁兼容性日益受到重视，抑制电磁骚扰，提高电子产品的质量，使之符合有关电磁兼容标准或规范，已成为电子产品设计者越来越关注的问题。电源滤波器是针对电源端口电磁骚扰的特点而设计的。滤波器一般是由电感、电容、电阻或铁氧体器件构成的频率选择性二端口网络。这里说的电源滤波器实际是滤波器的一种，按照工作原理我们称之为反射式滤波器。它可以在滤波器阻带内提供了高的串联阻抗和低的并联阻

2、抗，使它和噪声源的阻抗和负载阻抗严重不匹配，从而把不希望的频率分量发射回噪声源。根据电源端口的电磁骚扰特点，电源滤波器一般都设计为低通（高阻）式。作这里，我们主要关注的是后者。毫亨（mH）。对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，共二电源滤波器的工作原理要了解电源滤波器的构造原理，首先需要了解电磁噪声的特性。任何电源线上高频传导骚扰信号，均可用差模和共模干扰信号来描述。差模干扰在两传输导线之间流动，属于对称性干扰;共模干扰模扼流圈表现出较大的阻抗，从而起到衰减干扰信号的作用;而对于差模信号（在这里是低频电源电流），两个线圈产生的磁场抵消，所以不影响电路的电源传输功能。在实际运用中电源滤

3、波器并非是一个理想的低通滤波器。电源滤在传输导线与地（地线、接地机壳）波器的实际频率特性是:在低频时之间传输，属于非对称性干扰。所以电源滤波器进行滤波需要从差模和共模两方面入手。电源滤波器的典型结构如图1所示：插入损耗很小，可以让电源频率信号（电流）几乎无衰减的通过。对于理想低通滤波器，在截止频率以后随着频率的升高插入损耗应该无限制的增加。但实际上，插入损耗升高到一定值后就不再增加，在相当一段频率范围内维持在该值附近振荡，而当频率进一步升高时插入损耗反而随频率下降。产生这种情图1电源滤波器的典型结构况的原因是构成滤波器的电感器件和电容器件存在分布参数。在选用滤波器时，了解所选滤波器的截止频率至

4、关重要。这种结构对交流和直流电源都适用。图中C1、C2是差模电容器，一般称为X电容，电容量宜选为0.01-2.22F，C3和C4是共模电容器，一般称为Y电容，电容量约为几纳法nF）到几十纳法。C3和C4的电容量为双向无源二端口网络，电源滤波（器即可以限制电网中的高频进入设备，提高设备的抗扰性，也可以阻不宜选得过大，否则容易引起滤波器甚至机壳漏电的危险。L为共模三电源滤波器的插入损耗及测量方法电源滤波器的主要技术参数有：额定电压、额定电流、漏电流、测试电压、绝缘电阻、直流电阻、使ELECTRONICS QUALITY止设备产生的高频干扰进入电网，扼流圈，它为同向绕在同一个铁氧2005第10期图6

5、 电源滤波器与地搭接良好与否的滤波效果对照图4 错误安装实例1：位置问题3.布线在安装电源滤波器时，要特别注意它的输入导线与输出导线的间隔距离应该足够，更不能把它们捆图5 错误安装实例2:搭接不良图2 滤波器插入损耗的测量电路绑在一起，否则输入线上与输出线上的骚扰信号很容易互相耦合，这测量插入损耗的电路如图2所示。e是（噪声）信号发生器，Zi是信号源的内部阻抗，ZL是负载阻抗，一般取50。噪声频率范围可选在10kHz30MHz或更高。先在不同频率下分别测出插入前后负载上的噪声压降V1、V2，由此可计算出每个典型频率点的插入损耗值，并可以在此基础上绘出插入损耗曲线（如图3所示）。2.搭接电源滤波

6、器安装时一定要接相当于将滤波器旁路，结果大大降低滤波器的抑制效果。如实际空间地，即必须与金属机壳搭接良好。条件有限，则应考虑使用屏蔽线。这从电源滤波器的典型结构（图1）图7是一个错误布线的实例。上就能看出，只有当共模电容接地时，才能够将线路上的共模干扰旁路。同时为了对高频起到有效的旁路作用，要求电容的引线越短越好。常见的搭接不良错误为:直接将电源滤波器安装在表面有绝缘漆的机壳上和通过细导线将滤波器的接地端子接到机壳上。第一种做法不能保证接地的有效性。第二种做法，用于接地的这根细导线在高频时阻抗很大，难以起到对干扰的有效旁路作用。图5是搭接不良的典图8 理想安装方式图7错误安装(输入-输出导线无

7、间隔)综上所述，电源滤波器的正确安装方式应该如图8所示，即把滤波器的外壳大面积的贴在设备金属壳的导电表面上，并且最大限度靠近电源入口(从电源入口到滤波器图3 插入损耗曲线图例型安装实例。图6是同一滤波器与地搭接良好与否两种情况下对同一设备电源端骚扰电压的测量结果对照。由此四电源滤波器的安装在选定了合适的电源滤波器之后，如何安装也是十分重要的。电ELECTRONICS QUALITY2005第10期通大地。此电路中的各元件名称和下转79页电路产生的尖峰电压干扰为主要成变压器型功率转换电路是实现分。它们之所以产生于装置内部，变压、变频以及完成输出电压调整2005第10期ELECTRONICS QU

8、ALITYP（C）=3/16 P（D）=1/2统计量？（ ）DP（A）=0.35 P9（B）=0.25AX1+X2 P（C）=0.15 P（D）=0.25BMinX1,X2, EP（A）=0.2 P9（B）=0.162CX3+P（C）=0.34 P（D）=0.2D-2提示: 根据概率公理化定义D变异系数9参数估计的方法有（ ）。A矩法估计B极大似然估计C最小二乘法D归纳法5事件A、B为任意两个事件，2一位顾客选购一件商品。设则（ ）成立。A表示“选购的是文具类商事件A（A+B）- B = A10点估计的优劣评价标准是品”，事件B表示“选购的是进B（A+B）- B A（ ）口商品”，事件C表示“

9、选购的C（A-B）+ B = AA无偏性是高档商品。”问“选购的是进（A-B）+ B = A+BDB有效性口的是进口非高档文具商品”提示:因（A+B）-B=（A+B）C一致性这一事件如何表示？（ ）。=AA，故B成立;又因（A-B）D误差最小性AAB+B=A+B=（A+B（）+B）=A+B(答案本期找)上接73页作用见第2节“电源滤波器的工作原理”，实际参数则已在图中标出。一般，C1和C2采用薄膜电容器;C3和C4选用陶瓷电容。C1C4的耐压值均不小于630VDC或250VAC。C3和C4也可并联在输入端，注意同样也应合理接地。另外，使用时还应该注意特别共模扼流圈的电流容量，防止磁通饱和以及线圈过度发热。曲线a:整改前曲线a:使用滤波器前的电源端骚扰电压曲线b:整改后曲线b:使用滤波器后的电源端骚扰电压图10 电源滤波器在开关电源上的应用效果实例波器的使用效果。曲线a为一开关电源未使用电源滤波器时电源端0.图9