電源濾波器的基本原理和常用標(biāo)準(zhǔn)，及部分電源濾波器的主要技術(shù)參數(shù)

1. 　概述

隨著電氣設(shè)備應(yīng)用的日益廣泛，電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁噪聲也越來(lái)越嚴(yán)重，干擾了電子設(shè)備的正常工作，特別是對(duì)一些低功耗的便攜式設(shè)備更是如此。

電磁干擾有兩種傳媒途徑，一種是由于工作電流的動(dòng)態(tài)變化使得局部電網(wǎng)上電壓不穩(wěn)，從而影響使用本地電網(wǎng)的設(shè)備工作，這種干擾稱(chēng)為傳導(dǎo)干擾。另外就是設(shè)備中工作電流(電壓)的動(dòng)態(tài)變化產(chǎn)生電磁輻射，同樣影響其它設(shè)備的工作，這種干擾稱(chēng)為輻射干擾。

電磁噪聲(干擾)源除了人工生產(chǎn)的電子外，還有一些自然現(xiàn)象(如閃電)和其它人為行為(如核爆炸等。)

電磁干擾的影響也很大，輕則使設(shè)備的性能得不到很好的體現(xiàn)，重則使設(shè)備根本無(wú)法工作，另外電磁輻射還可能導(dǎo)致機(jī)密情報(bào)泄漏。

抑制電磁干擾的兩種有效途徑是彩電源濾波器和加屏蔽裝置，屏蔽裝置主要是針對(duì)副射干擾，既防止本身電磁波的外泄而造成新的干擾源，又避免受到外來(lái)輻射的干擾。電源濾波器最基本的作用就是抑制傳導(dǎo)干擾，有的品種也能提高對(duì)副射干擾的抑制能力。從廣義上講，我們使用的交流穩(wěn)壓電源， UPS 電源也可以算是一種電源濾波器，因?yàn)檫@些設(shè)備在某種程度上把電子設(shè)備與電網(wǎng)隔離開(kāi)了，這里我們介紹的電源濾波器都是附在電子設(shè)備中作為一個(gè)器件使用的不甚復(fù)雜的物品，我們常在直流電源電路中加一 RC 電路來(lái)抑制紋波，電源濾波器的作用就是抑制交流電源上的干擾。目前，隨著電子設(shè)備精密程度的提高，對(duì)電源的要求也越來(lái)高，同時(shí)，電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用也需要使各電子設(shè)備生產(chǎn)商對(duì)電磁環(huán)境作出共同的承諾，這樣就導(dǎo)致電源濾波器作為一種綠色產(chǎn)品，越來(lái)越受到社會(huì)的重視，目前，一些世界標(biāo)準(zhǔn)化組織和各國(guó)政府都在制定這方面的標(biāo)準(zhǔn)。

2. 　電源濾波器的組成

電源濾波器由 LC 網(wǎng)絡(luò)組成，其作用原理是使得濾波器的阻抗與干擾源的阻抗　不匹配，從而使干擾信號(hào)沿干擾源進(jìn)來(lái)的方向反射回去，從而降低干擾源的影響。

圖1 電源濾波器的原理電路

圖 1 是一個(gè)電源濾波器的原理電路，圖中 L1 和 L2 對(duì)共模干擾信號(hào)(非對(duì)稱(chēng)干擾電流)呈現(xiàn)高阻抗，而對(duì)差模信號(hào)(對(duì)稱(chēng)干擾電流)和電源電流呈現(xiàn)低阻抗，這樣就能保證電源電流的衰減很小，而同時(shí)又抑制了電流噪聲。通常 L1 、 L2 的值很小且相等，對(duì)稱(chēng)地繞在同一個(gè)螺旋管上，這樣在正常工作電流范圍內(nèi)，磁性材料產(chǎn)生的磁性互相補(bǔ)償，以免磁通餉飽各，但是對(duì)于不對(duì)稱(chēng)干擾(共模)信號(hào)來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互加強(qiáng)的，對(duì)外呈現(xiàn)出的總電感明顯加大，這樣對(duì)稱(chēng)干擾分量就被 L1 、 L2 和相線(xiàn)與零線(xiàn)之間的電容 CX 大大抑制了。如要進(jìn)一步衰減對(duì)稱(chēng)干擾，除了使用電容 CX 外(由于相線(xiàn)與零線(xiàn)之間的漏電流限制。為可能使 CX 很大)，還可采用非補(bǔ)償扼流圈。

通過(guò)以上的分析，可以看出，電源濾波器在使用時(shí)必須安裝在電源的輸入端，也就是把電源濾波器串入電網(wǎng)和設(shè)備電源線(xiàn)之間。

3. 　電源濾波器的衡量參數(shù)

3.1 　插入損耗

由于電源濾波器串接電網(wǎng)和設(shè)備電源線(xiàn)之間，而電源濾波器作為一種無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，勢(shì)必造成電壓的跌落，這就導(dǎo)致由電源濾波器引起的插入損耗。

濾波器的插入損耗 A 通常是在設(shè)備不工作時(shí)用 50Ω 的電阻為測(cè)量，然后作出衰減曲線(xiàn)，測(cè)量電路原理如圖 2 所示。 A 定義為外加電壓 V0 和濾波器輸出電壓 V2 的比值。

A=2log(V0/2V2)dB ;

濾波器的典型插入損耗曲線(xiàn)，按照要求，要將不對(duì)稱(chēng)插入損耗(在相線(xiàn)或零線(xiàn)與地線(xiàn)間測(cè)得)一起在圖中給出。對(duì)于不同的干擾源和具體設(shè)備，實(shí)際的損耗曲線(xiàn)可能會(huì)存在較大的差異，因此，一個(gè)濾波器是否能有效地抑制具體電網(wǎng)上的干擾，要，經(jīng)經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量后才能斷定。

3.2 　工作電壓

工作電壓就是濾波器能安全工作的穩(wěn)定電壓。一般用于單相電的濾波器的工作電壓為 250V ，用于三相電的工作電壓為 420V 。

3.3 　工作電流

允許的工作電流和工作溫度有一定的關(guān)系，一般只給出室溫( 20 ℃ )下的值，有時(shí)也給出某個(gè)較高溫度( 40 ℃ 或 45 ℃ )下的值。

3.4 　漏電流

在電源濾波器，由于在相線(xiàn)和零線(xiàn)之間有電容器存在，當(dāng)電源接通時(shí)，電流就會(huì)通過(guò)電容器流入地端，這就導(dǎo)致漏電流的存在。出于安全考慮和其它目的，必須對(duì)漏電流進(jìn)行限制，各個(gè)國(guó)家都針對(duì)各類(lèi)設(shè)備規(guī)定了允許的最大漏電流。

以上僅為電源濾波器的一些主要參數(shù)，另外還有電感、工作溫度等一些參數(shù)，在此不一一介紹。