EMI滤波电路常见的组件
交流输入端EMI滤波电路常见的组件开始介绍。
交流电输入插座:
此为交流电从外部输入电源供应器的第一道关卡,为了阻隔来自电力在线干扰,以及避免电源供应器运作所产生的交换噪声经电力线往外散布干扰**用电装置,都会于交流输入端安装一至二阶的EMI(电磁干扰)Filter(滤波器),其功能就是一个低通滤波器,将交流电中所含高频的噪声旁路或是导向接地线,只让60Hz左右的波型通过。
上面照片中,中央为一体式EMI滤波器电源插座,滤波电路整个包于铁壳中,能更有效避免噪声外泄;右方的则是以小片电路板制作EMI滤波电路,通常使用于无足够深度安装一体式EMI滤波器的电源供应器,少了铁皮外壳多少会有噪声泄漏情形;而左边的插座上只加上Cx与Cy电容(稍后会介绍),使用这类设计的电源,其EMI滤波电路通常需要做在主电路板上,若是主电路板上的EMI电路区空空如也,就代表该区组件被省略掉了。
目前使用12公分风扇的电源供应器内部空间都不太能塞下一体式EMI滤波器,所以大多采用照片左右两边的做法。
X电容(Cx,又称为跨接线路滤波电容):
这是EMI滤波电路组成中,用来跨接火线(L)与中性线(N)间的电容,用途是消除来自电力线的低通常态噪声。
外观如照片所示为方型,上方会打上X或X2字样。
Y电容(Cy,又称为线路旁通电容器):
Y电容为跨接于浮接地(FG)和火线(L)/中性线(N)之间,用来消除高通常态及共态噪声。
而计算机用电源供应器中的FG点与金属外壳、地线(E)及输出端0V/GND共接,所以未连接接地线时,会经由两颗串联的Cy电容分压出输入电源一半的电位差(Vin/2),人体碰触到后就有可能产生感电现象。
Y电容的外观如照片,呈圆饼状。
共态扼流圈(交连电感):
共模态扼流圈在滤波电路中为串联在火线(L)与中性线(N)上,用来消除电力在线低通共态以及射频噪声。有些电源的输入端线路,会有缠绕在磁芯上的设计,也可以当作是简单的共态扼流圈。
其外观有环形与类似变压器的方形,部分可以见到外露的线圈。
PS:所谓共态噪声,代表是L/N线对于地线E间的噪声,而常态噪声,则是L与N线之间的噪声,EMI滤波器功能主要是消除及阻挡这两类噪声。
在EMI滤波电路之后的是瞬时保护电路及整流电路,常见的组件如下。
保险丝:
保险丝就是当其流过其上的电流值超出额定限度时,会以熔断的方式来保护连接于后端电路,一般使用于电源供应器中的保险丝为快熔型,比较好的会使用防爆式保险丝,其与一般保险丝最大的差别是外管为米色陶瓷管,内填充防火材质避免熔断时产生火花。
其安装于电路板上的方式有如图片上方的固定式(两端直接套上导线座并焊于电路板上)以及图片中央的可拆卸式(使用金属夹片固定)。
下方的方形组件是温度保险丝,这类保险丝固定于大功率水泥电阻或是功率组件的散热片上,主要是用于超温保护,避免组件过热而损坏或发生火灾,这类保险丝也有与电流保险丝结合的版本,对电流及温度进行双重保护。
负温度系数电阻(NTC):
因为电源供应器接通电源瞬间,其内的高压端电解电容属于无电状态,充电瞬间将产生过大电流突波以及线路压降,可能使桥式整流器等组件超出其额定电流而烧坏。NTC使用时串联于L或N线路上,启动时其内部阻抗值可以限制充电瞬间的电流值,而负温度系数的定义是其电阻会随其温度上升而降低,所以随着电流流过本体使温度逐渐升高后,其阻值会随着降低,避免造成不必要功率消耗。
但其缺点是电源处于热机状态下启动时,其保护效果会打上折扣,且即使阻抗可随温度降低,仍会消耗些许功率,所以目前高效率电源大多采用更进阶的瞬时保护电路。
其外观大多为黑色及墨绿色的圆饼状元件。
金氧变阻器(MOV):
变阻器跨接于保险丝后端的火线与地线间,其动作原理为当其两端电压差低于其额定电压值时,本体呈现高阻抗;当电压差超出其额定值,本体电阻会急速下降,L-N间呈现近似短路状态,前端的保险丝因短路而升高的电流将会使其熔断,以保护后端电路,有时本体承受功率过大时,亦以自毁方式来警告用户该装置已经出现问题。
通常用于电源供应器交流输入端,当输入交流发生过电压时能及时让保险丝熔断,避免使内部组件损坏。
其颜色与外观与Cy电容很接近,不过可以从组件上面的字样及型号来分别其不同。
桥式整流器:
内部由四颗二极管交互连接所构成的桥式整流器,其功用是将输入交流进行全波整流后,供后端交换电路使用。
其外观与大小会随着组件额定电压及电流的不同而有所差异,部分电源供应器会将其固定于散热片上,协助其散热,以利稳定的长时间运作。
经过整流后,便进入功率级一次侧的交换电路,这里的组件决定了电源供应器的各路最大输出能力,是电源供应器相当重要的一部份。
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