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濾波器的技術參數及正確使用

 

發布日期:[2011/6/22 15:38:19]    來源:泰安中恒電子設備有限公司

 

    插入損耗是噪聲濾波器的重要技術參數之一,在設計和選用時應予主要考慮。在濾波器的安全、常規電氣性能、環境及機械等條件都滿足要求時,應盡量選擇插入損耗值大些。
    插入損耗的定義如圖3所示,當沒接濾波器時,信號源輸出電壓為V1,當濾波器接入后,在濾波器輸出端測得信號源的電壓為V2。若信號源輸出阻抗與接收機輸入阻抗相等,都是50Ω,則濾波器的插入損耗為: IL=20log(V1/V2)


    因為電源噪聲濾波器能衰減共模和差模噪聲,所以它即有共模插入損耗,又有差模插入損耗。 但在實際選用濾波器時,應注意產品手冊給出的插入損耗曲線,都是按照標準規定,在其輸入和輸出阻抗都為50Ω條件下測得的。因為實際的濾波器兩端阻抗不一定在全頻率范圍內是50Ω,所以它對EMI信號的衰減,并不等于產品手冊中給出的插入損耗值。特別當使用安裝不當時,還會遠遠小于標準給定的插入損耗。 
    電源噪聲濾波器是一種具有互易性的無源網絡。在實際應用中為使它有效地抑制噪聲應合理配接。按圖4所示組合來選擇濾波器的網絡結構和參數,才能得到較好的EMI抑制效果。
    當濾波器的輸出阻抗與負載阻抗不相等時,在此端口上會產生反射,兩個阻抗相差越大,端口產生的反射也越大。當濾波器兩端阻抗都與外部阻抗不相等時,則EMI信號將在其輸入和輸出端都產生反射。這時電源濾波器對電磁干擾噪聲的衰減,就與濾波器固有的插入損耗和反射損耗有關,可利用這點更有效地抑制電磁干擾噪聲。在實際設計和選擇使用EMI濾波器時,要注意濾波器阻抗的正確連接,以造成盡可能大的反射,使濾波器在很寬的頻率范圍內造成較大的阻抗失配,從而得到更好的電磁干擾抑制性能。 
    在電源濾波器的實際應用中,要求其外殼與系統地之間有良好的電氣連接,且應使接地線盡量短,因為過長的接地線會加大接地電阻和電感,而嚴重削減濾波器的共模抑制能力,同時也會產生公共接地阻抗耦合的問題。如圖5所示,接地線過長,則濾波器輸入和輸出之間的公共耦合阻抗Zg也過大,負載上電壓為: V0=VZ+Vg=VZ+(Ii-IO)Zg(2)


    式中:Ii為濾波器交流輸入電路的噪聲電流;
    IO為濾波器輸出電路的噪聲電流。
    由式(2)可知,電磁干擾信號經過濾波器衰減后,在輸出端的噪聲電流大大小于輸入端的噪聲電流,即公共接地阻抗引起的壓降(Ii-IO)Zg將很大,在Zg上將產生一個很高的電磁干擾電壓,經過公共接地回路耦合到濾波器的輸出端,從而大大減弱噪聲濾波器對EMI噪聲的抑制能力。
    減小公共阻抗耦合的最好方法,就是借助設備的電磁屏蔽,把噪聲濾波器的輸入端與輸出端隔離開,同時濾波器的接地線要盡量短,這樣既把濾波器輸入與輸出端間存在的電磁耦合降到最低程度,又不破壞設備的屏蔽結構對于電磁干擾噪聲的抑制作用。
    理想的電源噪聲濾波器安裝方式如圖6所示。


    綜上所述,電源噪聲濾波器的使用應注意如下幾點:
    ①濾波器應盡量靠近設備交流電入口處安裝,應使未經過濾波器的交流進線在設備內盡量短;
    ②濾波器中的電容器引線應盡可能短,以免引線感抗和容抗在較低頻率上產生諧振;
    ③濾波器接地線上有大的電流流過,會產生電磁輻射,應對濾波器進行良好的屏蔽和接地;
    ④濾波器的輸入線和輸出線不能捆扎在一起,布線時盡量增大其間距離,以減小它們之間的耦合,可加隔板或屏蔽層。
    電磁干擾濾波器的設計和選用,主要依據噪聲干擾特性和系統電磁兼容性的要求,在了解電磁干擾的頻率范圍,估計干擾的大致量級的基礎上進行。首先要了解濾波器的使用環境(使用電壓、負載電流、環境溫濕度、振動沖擊、安裝方式和位置等),要重點考慮其安全性能參數,因為關系到設備及人身安全。還要使濾波器對EMI噪聲產生最佳的抑制效果。應根據接入電路的要求,以產生最大阻抗不匹配的原則來選擇濾波器的網絡結構和參數。為了獲得最佳的電磁噪聲衰減特性,濾波器應該正確地安裝在電子設備上。  

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