电磁兼容第八章

电磁兼容第八章第1页，共67页，2023年，2月20日，星期一引言滤波是抑制电气、电子设备传导电磁干扰，提高电气、电子设备传导抗扰度水平的主要手段，也是保证设备整体或局部屏蔽效能的重要辅助措施。屏蔽抑制空间传播的电磁干扰；滤波抑制通过电路传输的电磁干扰；第2页，共67页，2023年，2月20日，星期一第3页，共67页，2023年，2月20日，星期一引言实质是将信号频谱划分成有用频率分量和干扰频率分量，然后剔除干扰频率分量部分。基本用途是选择信号和抑制干扰，为实现这两大功能而设计的网络称为滤波器。第4页，共67页，2023年，2月20日，星期一本章主要内容

滤波器件的特性、类型和工作原理滤波器的选用与安装第5页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.1.1滤波器的工作原理在一定的通频带内，滤波器的衰减很小，能量可以容易通过，在此通频带外则衰减很大，抑制了能量的传输。凡与需要传输的信号频率不同的骚扰，都可以采用滤波器加以抑制。

滤波器将有用信号的频谱和骚扰的频谱隔离的越完善，骚扰抑制效果越好。第6页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.1.2滤波器的类型滤波原理滤波结构频率特性反射式滤波器吸收式滤波器ButtweworthTchebycheff滤波器Elliptic低通高通带阻带通第7页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.1.3EMI滤波器的特点EMI滤波器不同于常规滤波器：在阻抗失配条件下工作。骚扰源的电平变化幅度大，滤波器会饱和。电磁骚扰源的频带范围很宽，难以采用集总参数来模拟滤波器的高频特性。工作频带内必须具有较高的可靠性。第8页，共67页，2023年，2月20日，星期一标准的EMI滤波器是由串联电感和并联电容组成的低通滤波电路，其作用是允许设备正常工作时频率信号进入设备，而对高频干扰信号有较大的阻碍作用，包含电源EMI滤波器和信号EMI滤波器。抑制交流电网中的高频干扰对设备的影响；抑制设备（尤其是高频开关电源）对交流电网的干扰。EMI滤波器：第9页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.2滤波器的特性插入损耗频率特性阻抗特性额定电流额定电压电磁兼容性安全性能可靠性体积与重量第10页，共67页，2023年，2月20日，星期一插入损耗U1：没有接入滤波器时，信号源在负载阻抗上产生的电压；U2：接入滤波器时，信号源在负载阻抗上产生的电压；第11页，共67页，2023年，2月20日，星期一频率特性

插入损耗随频率的变化第12页，共67页，2023年，2月20日，星期一阻抗特性输入、输出阻抗直接影响滤波器的插入损耗，在设计、选用、测试滤波器时，阻抗特性是一个重要技术指标。选用EMI滤波器时，遵循输入、输出端最大限度失配的原则，以求获得最佳抑制效果。信号选择滤波器时要考虑阻抗匹配，以防止信号衰减。第13页，共67页，2023年，2月20日，星期一阻抗失配反射系数越大，端口产生的反射越大，EMI信号越难通过。电源输出阻抗滤波器输入阻抗同理，输出端与负载处于失配状态，使EMI信号产生反射。第14页，共67页，2023年，2月20日，星期一额定电流

滤波器工作时，不降低滤波器插入损耗性能的最大使用电流；额定电流越大，滤波器的体积、重量和成本越大。第15页，共67页，2023年，2月20日，星期一额定电压输入滤波器的最高允许电压值。若输入滤波器的电压过高，会使滤波器内部的元件损坏。第16页，共67页，2023年，2月20日，星期一

电磁兼容性

EMI滤波器一般是用于消除不希望有的电磁干扰，其本身不会存在干扰问题，但其抗干扰性能的高低，直接影响设备的整体抗干扰能力。

第17页，共67页，2023年，2月20日，星期一

安全性、可靠性

耐压、漏电流、绝缘、温升等应满足相应国家标准。可靠性也是选择滤波器的重要指标。一般说来，滤波器的可靠性不会影响电路性能，但影响其电磁兼容性。第18页，共67页，2023年，2月20日，星期一体积与重量取决于滤波器的插入损耗、额定电流等。额定电流越大，其体积与重量越大；

插入损耗越高，要求滤波器的级数越多，同时使滤波器的体积与重量增加。

第19页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.3反射式滤波器

工作原理:

把不需要的频率成分的能量反射回信号源或骚扰源，让需要的频率成分的能量通过滤波器加负载，达到选择和抑制信号的目的。通带内提供低的串联阻抗和高的并联阻抗阻带内提供高的串联阻抗和低的并联阻抗

第20页，共67页，2023年，2月20日，星期一作用：抑制高频传导电磁骚扰，如电源滤波器种类：并联电容滤波器串联电感滤波器

L型滤波器

II型滤波器

T型滤波器

低通滤波器第21页，共67页，2023年，2月20日，星期一第22页，共67页，2023年，2月20日，星期一

并联电容滤波器通常连接于携带干扰的导线与回路地线之间用来旁路高频能量，流通期望的低频能量或者信号电流第23页，共67页，2023年，2月20日，星期一串联电感滤波器电感器与携带干扰的导线串联连接；电感器具有串联电阻和绕线间电容。低于谐振频率：呈现感抗高于谐振频率：呈现容抗在高频段，普通电感器不是一个好滤波器第24页，共67页，2023年，2月20日，星期一第25页，共67页，2023年，2月20日，星期一第26页，共67页，2023年，2月20日，星期一

L型滤波器源阻抗与负载阻抗相等：插入损耗与插入方向无关源阻抗与负载阻抗不等：将获得最大插入损耗第27页，共67页，2023年，2月20日，星期一

II型滤波器抑制瞬态干扰不是十分有效，采用金属壳体可改善高频性能低频时，II型滤波器可提供高衰减第28页，共67页，2023年，2月20日，星期一

T型滤波器能够抑制瞬态干扰缺点：需要两个电感器，使总尺寸增加第29页，共67页，2023年，2月20日，星期一用于从信号通道中排除交流电源频率及其它低频干扰网络结构与低通滤波器具有对称性

高通滤波器从低向高第30页，共67页，2023年，2月20日，星期一带通滤波器通带之外的高频或低频干扰能量进行衰减，允许通带内的信号无衰减地通过。带阻滤波器

与带通滤波器的频率特性正好相反带通滤波器与带阻滤波器

第31页，共67页，2023年，2月20日，星期一反射式滤波器的选用反射式滤波器的应用选择，由滤波器型式、源阻抗与负载阻抗之间的组合关系确定。遵循输入端、输出端最大限度失配的原则，以求获得最大抑制效果。第32页，共67页，2023年，2月20日，星期一滤波器的阻抗失配原则源内阻是高阻，则滤波器输入应该是低阻；负载是高阻，则滤波器的输出阻抗应该是低阻。第33页，共67页，2023年，2月20日，星期一

滤波器的选用第34页，共67页，2023年，2月20日，星期一小结插入损耗表达式及定义；滤波器性能指标；从电路结构来说，低通滤波器的种类（五种）；根据频率特性，可以把滤波器分为四种；滤波器的选用。第35页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.4吸收式滤波器把不需要的频率成分的能量消耗在滤波器中，而让需要的频率成分的能量通过滤波器，以有耗元件构成。

将铁氧体环套在电缆外面，达到滤波目的。

第36页，共67页，2023年，2月20日，星期一反射式滤波器的输入阻抗、输出阻抗理论上可以在一个相当宽的频率范围内与指定的源阻抗、负载阻抗相匹配，但是实际中很难做到。8.4吸收式滤波器因为很多时候把一个反射式滤波器插入携带干扰的传输线路时，实际上将电路中的干扰增加而非减少。这个缺陷存在于所有低耗元件构成的滤波器中。因而导致了吸收式滤波器的研制。第37页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.4吸收式滤波器做成具有媒质填充或涂覆的传输线形式，媒质材料可以是铁氧体或其它有耗材料。

它在通带内有一定的插入损耗，是由于有耗媒质引起的。因此，必须选择合适的有耗材料，合理的设计吸收式滤波器，以减少滤波器在通带内的损耗。

广泛应用于电源线的滤波。第38页，共67页，2023年，2月20日，星期一电缆滤波器

把铁氧体材料填充在电缆里体积小，具有理想的高频衰减特性。很小的一段就可以得到理想的滤波效果。第39页，共67页，2023年，2月20日，星期一吸收式滤波器特点：

使用方便；不需要接地，结构设计方便；更像一个随频率增大而增大的电阻；常用在电源线或信号线的入口处。第40页，共67页，2023年，2月20日，星期一铁氧体磁环管状铁氧体磁环提供了一种抑制通过导线的不需要的高频骚扰的简便经济的方法。当导线穿过磁环时，在磁环附近的一段导线具有单匝扼流圈的特点，低频时具有低阻抗，随着流过电流频率增高而增大，在一个宽的高频带内，具有适中的高阻抗，以抑制高频电流通过。因此，用铁氧体磁环可以构成低通滤波器。第41页，共67页，2023年，2月20日，星期一铁氧体磁环加长磁环或者将几个磁环同时穿入导线，则这段导线的等效电感值和电阻值将随着磁环长度增加而增大。如果将导线绕上几圈穿过磁环，则总电感值和电阻值将随圈数的平方而增大。但是圈数增加，匝间分布电容存在和增加，会导致高频抑制作用下降，所以多匝线圈的应用，只在相对低的频率上应用。第42页，共67页，2023年，2月20日，星期一铁氧体磁环吸收由开关瞬态或者电路中的寄生响应所产生的高频振荡，也可以用来抑制输入输出的高频骚扰。当所抑制的信号频率超过1MHz时，抑制效果很明显，在有直流电流通过的电路上使用铁氧体磁环时，必须保证通过的电流不会使铁氧体材料达到磁饱和。第43页，共67页，2023年，2月20日，星期一第44页，共67页，2023年，2月20日，星期一铁氧体阻抗/view/ed9e81a3284ac850ad02425e.html第45页，共67页，2023年，2月20日，星期一第46页，共67页，2023年，2月20日，星期一穿心电容器由金属薄膜卷绕而成短引线电容器，其自谐振频率可达1GHz，用于高频滤波。

避免引线电感的作用第47页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.5电源线滤波器

又称为电源滤波器，电源噪声滤波器和在线滤波器等。一种低通滤波器，无衰减地把直流、50HZ、400HZ等直流或低频电源功率传送到用电设备，却显著地衰减经电源线传入的传导骚扰信号。第48页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.5电源线滤波器

正弦波峰值电压水平2500µsdiv垂直100V/div0瞬态电压脉冲：在单相或多相上瞬间出现的超出正常范围的电压突变持续时间（）第49页，共67页，2023年，2月20日，星期一806040200-1.5-1.0-.05.00.051.01.52.0100Time脉冲式Time(mS)-7500-5000-250002500500075001412100振荡衰减式瞬变的类型第50页，共67页，2023年，2月20日，星期一小结滤波器分类：

按照工作原理，滤波结构，频率特性。(2)反射式滤波器：

定义，插入损耗，选用，低通滤波器的种类，各种滤波器的电路图，(3)吸收式滤波器：

定义，材料，第51页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.5.1共模干扰和差模干扰电力源线携带的电磁骚扰分为两类，共模干扰和差模干扰。

共模干扰主要由电源线对地的杂散电容引起；载流导体和参考地之间电压的平均值。

差模干扰主要是两条电源线之间的噪声引起；相线之间电压差的平均值。第52页，共67页，2023年，2月20日，星期一8.5.1共模干扰和差模干扰第53页，共67页，2023年，2月20日，星期一第54页，共67页，2023年，2月20日，星期一电源滤波网络：

单相电源滤波器电路基本结构第55页，共67页，2023年，2月20日，星期一电源滤波网络：等效的共模电路等效的差模电路第56页，共67页，2023年，2月20日，星期一Cx，Cy的要求Cx：差模滤波用的并联电容；X级的电容。

击穿以后导致相线间的短路，不会导致工作人员遭到电击等人身安全事故。Cy：共模滤波用的并联电容，Y级电容，高于X级。

这种电容器的耐压性能，对保护工作人员的人身安全具有重要意义，一旦击穿，可能导致有关人员遭受电击，危及生命。第57页，共67页，2023年，2月20日，星期一L通过Cy与E连接，N通过Cy与E连接，相当于两个电容并联，在E点有110电压。如果Cy击穿