开关电源电磁干扰滤波器
衰减差模干扰, C Y 用来衰减共模干扰, R 用于消除可能在滤波器中出现的静电积累。若电容的容量大于 0.1 μ F 时,该放电电阻的阻值应为
R = t /(2.21C)
式中, t = 1 s;C 为2 个C X 的总和值。在图 1 所示电路中各元件参数在下列范围内选择:
C X 为 0.1~2 μ F;C Y 为 2 200 pF~0.033 μ F;L 1 、 L 2 为几至几十毫亨;随工作电流的不同而选择不同参数。
共模扼流圈使用的磁心有环形、 E 形和U 形等,一般采用铁氧体材料。环形磁心适用于大电流小电感量,它的磁路比E 形和U 形长,没有间隙,用较少的圈数可获得较大的电感量,由于这些特点,它具有较佳的频率特性。E 形磁心的线圈泄漏磁通小,故当电感漏磁有可能影响其他电路或其他电路与共模电感有磁耦合,而不能获得所需要的噪声衰减效果时,应考虑采用E 形磁心作共模电感。
L 3 、 L 4 一般采用金属粉压磁心,由于粉压磁心适用频率范围较低,在几十千赫~几兆赫,其直流重叠特性好,在大电流应用时电感量也不会大幅度下降,最适合作差模电感。
差模电容 C X 接在交流进线两端,它上面除加有额定交流电压外,还会叠加交流进线之间存在的各种 EMI 峰值电压,所以该电容的耐压及耐瞬态峰值电压的性能要求较高;同时要求该电容失效后,不能危及后面电路及人身安全。C X 电容器的安全等级又分为 X 1 和 X 2 两类, X 1 类适用于一般场合, X 2 类适用于会出现高的噪声峰值电压的应用场合。因此,要根据 EMI 滤波器的应用场合和可能存在的EMI 信号的峰值,正确选用适合安全等级的电容。
共模电容 C Y 接在交流电进线与机壳地之间,要求它们在电气和机械性能上,应有足够大的安全余量,万一它们发生击穿短路,将使设备机壳带上交流电,如设备的绝缘或接地保护失效,可能使操作人员遭受电击,甚至危及人身安全。因此 C Y 电容器的容量要进行限制,使其在额定频率的电压下漏电流小于安全规范值。另外还要求有足够的耐压及耐瞬态高峰值电压的余量,并且万一发生电压击穿它应处于开路状态,而不会使设备机壳带电。
由于滤波器工作在高电压、大电流、恶劣的电磁干扰环境中,因此在设计和选择滤波器时,必须考虑所用电感器和电容器的安全性能,对于电感线圈,其磁心、绕线的材料,绝缘材料和绝缘距离、线圈温升等都应予以重视。对于电容,其电容种类、耐压、安全等级、容量和漏电等都应优先考虑,特别要求选择经过国际安全机构安全认证的产品。
电磁干扰滤波器的安装
恰当地安装滤波器,才能获得良好的效果,通常情况下应考虑以下几点。
1)滤波器应尽量靠近设备入口处安装,应尽量缩短在设备内没有经过滤波器的交流进线。最好安装在干扰源出口处,再将干扰源和滤波器完全屏蔽起来。如果干扰源内腔空间有限,则应在靠近干扰源电源线出口外侧,滤波器壳体与干扰源壳体应进行良好的搭接。
2)滤波器的输入和输出线必须分开,防止输入端与输出端线路耦合,降低滤波特性,通常利用隔板或底盘来固定滤波器。若不能实施隔离方法,则采用屏蔽引线。
3)滤波器中电容器导线应尽量短,以防止感抗与容抗在某频率上形成谐振。
4)滤波器接地线上有很大的短路电流,能辐射电磁干扰,要进行良好的屏蔽。
5)焊接在同一插座上的每根导线必须进行滤波,否则会完全失去滤波的衰减特性。
6)管状滤波器必须完全同轴安装,使电磁干扰电流成辐射状流过滤波器。
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