EMC中的滤波设计

2)差模干扰电流。干扰电流在信号线与信号地线之间(或电源线的相线和零线之间)流动。在信号电缆中，差模干扰电流是由外界电磁场在信号线和信号地线构成的回路中感应的。在电源线中，差模干扰电流往往是由电网上其他电器的电源(特别是开关电源)发射出的和感性负载通断时产生的。
开关电源工作时，在电源线上既会产生很强的共模干扰，也会产生很强的差模干扰。电网中电感性开关的通断，会产生差模的脉冲干扰，空间的电磁波(通信、雷达和雷电等)在电缆上感应出共模干扰，2台设备之间的地线电位导致共模电流。
3.干扰滤波器的种类
滤波器的各种性能如图2所示。

电磁兼容设计中，低通滤波器用得最多，因为：
1)电磁干扰大多是频率较高的信号，因为频率越高的信号越容易辐射和耦合。
2)数字电路中许多高次谐波是电路工作所不需要的，必须滤除，以防止对其他电路产生干扰。
3)电源线上的滤波器都是低通滤波器。
高通滤波器用在干扰频率比信号频率低的场合，如在一些靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。
带通滤波器用在信号频率仅占较窄带宽的场合，如通信接收机的天线端口上要安装带通滤波器，仅允许通信信号通过。
带阻滤波器用在干扰频率带宽较窄，而信号频率较宽的场合，如距离大功率电台很近的电缆端口处要安装带阻频率等于电台发射频率的带阻滤波器。
4.常用滤波电路
在电磁干扰抑制中，低通滤波器使用得最多。因此下面对低通滤波器作较详尽的介绍。低通滤波器的种类如图3所示。
常用的低通滤波器是用电感和电容组合而成的，电容并联在要滤波的信号线与信号地线之间或信号线与机壳地或大地之间，电感串联在要滤波的信号线上。
按照电路结构分，有单电容型(C型)、单电感型(L型)、Γ型和反Γ型、T型和π型。不同结构的滤波电路主要有两点不同。
1)电路中的滤波器件越多，则滤波器阻带的衰减越大，滤波器通带与阻带之间的过渡带越短。
2)不同结构的滤波电路适合于不同的源阻抗和负载阻抗。
5.制作有效的滤波器

增加滤波器的器件数仅增加了过渡带的斜率，而不能改变滤波器的截止频率。滤波器的截止频率与滤波器件的参数有关。例如，要增加滤波器对较低频率干扰的衰减，只能通过增加电感的电感量或电容的电容量。
当信号频率与干扰频率靠得很近时，需要滤波器的阶数较高。考虑到器件的误差，有时过渡带的陡度不能达到理论值，因此要留有一定的余量。
阻抗与滤波电路关系如表所示，可根据下表选用滤波电路。
实际电路的阻抗很难估算，特别是在高频时，由于电路寄生参数的影响，电路的阻抗变化很大，而且电路的阻抗往往还与电路的工作状态有关，再加上在不同的频率上电路阻抗也不一样。因此，在实际中，哪一种滤波器有效主要靠试验确定。
滤波器的电路形式确定以后，需要确定电感、电容的参数。电感、电容的参数决定了滤波器的截止频率。
实际的电容器除了电容量以外，还有电感和电阻分量，用LC串联网络来等效。实际电容器当发生串联谐振时电容的阻抗最小，旁路效果最好。超过谐振点后，电容器的阻抗特性呈现电感阻抗的特性，即随频率的升高而增加，旁路效果开始变差。这时，作为旁路器件使用的电容器就开始失去旁路作用。

电磁兼容设计中使用的电容要求谐振频率尽量高，这样才能够在较宽的频率范围(10 kHz～1 GHz)内起到有效的滤波作用。提高谐振频率的方法有两个一个是尽量缩短引线的长度，另一个是选用电感较小的种类。从这个角度考虑，陶瓷电容是最理想的一种电容。在谐振点以下及附近，实际电容的阻抗比理想电容的要低，因此当干扰的范围较窄时，可以利用这个特性，通过调整电容器的电容量和引线长度来使谐振频率正好落在干扰频率上(或附近)提高滤波效果。陶瓷电容的容量随着工作电压、电流频率、时间和环境温度等变化，电容器使用的介质介电常数越高，这些参数越不稳定，这是必须引起注意的。另外，介电常数高的电容器容易发生击穿，在需要做浪涌试验的场合，一定要注意。之所以使用介电常数高的介质，是为了在较小的体积内获得较大的容量。电磁兼容设计所面对的往往是宽带干扰信号，频率范围从几千赫到1 GHz以上。要滤除这么宽频带的干扰，在电容和电感的使用上要十分注意。从前面的讨论知道，普通电容器很难解
决这个问题。在实践中，克服电容非理想性的方法有大小电容并联和选用比普通电容具有更高谐振频率和滤波效果的三端电容器。要彻底解决宽带滤波
的问题应该使用穿心电容，以穿心电容为基础的馈通滤波器广泛应用于RF滤波。

实际的电感器除了电感参数以外，还有寄生电阻