電源噪聲濾波器的基本原理與應用方法

圖4濾波器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇

圖5公共阻抗耦合的等效電路

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(chǎn)品手冊給出的插入損耗曲線，都是按照標準規(guī)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(nèi)是50Ω，所以它對EMI信號的衰減，并不等于產(chǎn)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。

（2）電源噪聲濾波器是一種具有互易性的無源網(wǎng)絡(luò)。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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，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(chǎn)生反射，兩個阻抗相差越大，端口產(chǎn)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(chǎn)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(guān)，可利用這點更有效地抑制電磁干擾噪聲。在實際設(shè)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(nèi)造成較大的阻抗失配，從而得到更好的電磁干擾抑制性能。

（3）在電源濾波器的實際應用中，要求其外殼與系統(tǒng)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)生一個很高的電磁干擾電壓，經(jīng)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(shè)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(shè)備的屏蔽結(jié)構(gòu)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。

（4）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(shè)備交流電入口處安裝，應使未經(jīng)過濾波器的交流進線在設(shè)備內(nèi)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(chǎn)生諧振；

③濾波器接地線上有大的電流流過，會產(chǎn)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。

圖6濾波器的正確安裝方法

8結(jié)語

電磁干擾濾波器的設(shè)計和選用，主要依據(jù)噪聲干擾特性和系統(tǒng)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(chǔ)上進行。首先要了解濾波器的使用環(huán)境(使用電壓、負載電流、環(huán)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(shù)，因為關(guān)系到設(shè)備及人身安全。還要使濾波器對EMI噪聲產(chǎn)生最佳的抑制效果。應根據(jù)接入電路的要求，以產(chǎn)生最大阻抗不匹配的原則來選擇濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。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(shè)備上。