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EMI滤波器基础知识 - 操作原理和故障安装

已有 698 次阅读2019-8-7 10:07 |个人分类:IC半导体|系统分类:电源技术| 滤波器

一、引言

EMI滤波器是由电容器,电感器和电阻器组成的滤波器电路,也称为RFI滤波器或射频干扰滤波器。其滤波电路由电容,电感和电阻组成。无源双向网络:一端是电源,另一端是负载。EMI滤波器的原理是阻抗匹配网络:EMI滤波器的输入和输出侧与电源和负载侧之间的阻抗适应性越大,电磁干扰的衰减越有效。滤波器可以有效地滤除电力线或外部频率中的特定频率的频率,以获得特定频率的功率信号或者在特定频率点之后消除功率信号。

 

利用EMI滤波器的这种特性,可以将通过电源滤波器的方波组或复合噪声转换为特定频率的正弦波。

线路滤波器抑制的噪声可分为以下两种类型:

1)共模:两条(或多条)电源线上的相同噪声可视为电源线对地的噪声。

2)差分模式:电源线之间的噪声

EMI滤波器对共模噪声和差模噪声具有不同的抑制能力,并且通常将通过与抑制相对应的频率的频谱(以分贝为单位)来描述。

 

二、 EMI滤波器的适应化原理 

 

通常用于电源滤波器的滤波器电路是无源滤波和有源滤波。无源滤波的主要形式是电容滤波器,电感滤波器和复数滤波器(包括倒L型,LC滤波器,LCπ型滤波器和RCπ型滤波器等)。有源滤波器的主要形式是有源RC滤波器,也称为电子滤波器。直流中脉动分量的大小由脉动系数S表示。值越大,滤波效果越差。

脉动系数(S)=输出电压的基波最大值交流分量/输出电压的直流分量

具体工作原理如下:二极管对交流电进行整流后,方向为单一,但电流仍在不断变化。该脉动DC通常不直接用于为无线电供电,因此将脉动DC转换成波形 - 平滑DC是必要的,其是过滤的。换句话说,滤波的任务是尽可能地减小整流器输出电压的波动分量,并将其转换成几乎恒定的DC功率。

根据电源端口的电磁干扰特性,EMI滤波器可以在不衰减的情况下将交流电源传输到电源,大大减弱了交流电传输的EMI噪声,同时有效抑制了电源产生的EMI噪声。供电设备,防止它们进入交流电网干扰其他电子设备。

这是一种无源网络结构,适用于交流和直流电源,并具有双向抑制功能。将其插入交流电网和电源之间,这相当于在它们的EMI噪声之间增加了阻挡屏障,即双向噪声抑制,因此它广泛用于各种电子设备中。

EMI滤波器专为电源端子的电磁干扰特性而设计。它通常是由电感器,电容器,电阻器或铁氧体器件组成的选择性双端子网络。根据工作原理,它实际上被称为反射滤波器。它在滤波器阻带内提供高串联阻抗和低并联阻抗,使其与噪声源的阻抗和负载阻抗严重不匹配,从而将不需要的频率分量传回噪声源。

 

三,经营原则 

 

下图是EMI滤波器的典型电路图:C1和C2是差模电容,一般称为X电容,电容通常在0.01μF和0.47μF之间; Y1和Y2是共模电容,一般称为Y电容,电容不宜过大,一般在几十纳法,过大容易造成漏电; L1是共模扼流圈,是一对绕同一方向缠绕在同一铁氧体环上的线圈。电感约为几毫亨。对于共模干扰电流,两个线圈产生的磁场方向相同,共模扼流圈呈现大阻抗,以衰减干扰信号。对于模式信号,由两个线圈偏移产生的磁场,所以它不会影响电路的性能。应该注意的是,这是一个主滤波器电路,如果想要更好的结果,可以使用二次滤波。


要判断EMI滤波器是否良好,有必要了解它的性能指标。主要参数:额定电压,额定电流,漏电流,绝缘电阻,耐压,工作温度,插入损耗等。最重要的一个是插入损耗。插入损耗通常用“IL”表示,有时也称为插入衰减。该指标是EMI滤波器性能的主要指标。它通常用分贝数或频率特性曲线表示。它指的是滤波器连接到电路之前和之后从电源到负载的测试信号的功率比或端电压比。分贝数越大,抑制干扰的能力越强。例如,可以使用50欧姆测试系统测试一些插入损耗。下图显示了EMI滤波器的插入损耗。


三、选择 

 

因此,在购买EMI滤波器时,应充分考虑相数,额定电压,额定电流,漏电流,认证,体积和形状,插入损耗等。额定电压/电流应满足产品要求,漏电流不能选择过大。可选择具有相关认证系统的EMI滤波器,根据实际应用确定体积和形状,具有较大插入损耗时的较强抑制能力等。

除此之外,还需要考虑一些细节。例如,一些EMI滤波器是军用级的,有些是工业级的。一些专用于家用设备,一些专用于逆变器,一些专用于医疗设备。只有确定了对象,才能选择合适的对象。只要满足基本条件,价格就是考虑的关键因素。

 


四、安装 

 

1. EMI滤波器不能具有电磁耦合路径。

1)电源线太长。

2)电源线太近。

这两个都是不正确的安装。问题的关键在于滤波器的输入线与其输出线之间存在明显的电磁耦合路径。以这种方式,存在于滤波器一端的EMI信号逃脱了滤波器的抑制,并且直接耦合到滤波器的另一端而没有衰减。因此,必须首先有效地分离滤波器输入和输出线。

 

此外,如果上述两种类型的电源滤波器安装在器件的屏蔽内,由于产生的EMI信号,内部电路和器件的EMI信号将直接耦合到器件的外部。过滤器(电源)端子上的辐射。因此,器件屏蔽失去了对内部元件和电路产生的EMI辐射的抑制。当然,如果滤波器(电源)上有EMI信号,它也会因辐射而耦合到器件内部的元件和电路,从而损坏EMI信号的抑制。

 

2.不要将电缆捆绑在一起。

 

通常,在电子设备或系统中安装EMI滤波器时,请注意不要将电源线和负载端之间的电线捆绑在一起,因为这无疑会加剧它们之间的电磁耦合,从而导致EMI信号抑制不良。

 

3.尽量避免使用长接地线。

 

建议将逆变器或电机连接到EMI滤波器的输出端,长度不超过30 cm。由于接地线过长意味着接地电感和电阻较大,会严重损坏滤波器的共模抑制。更好的方法是使用金属螺钉和星形弹簧垫圈将过滤器的护罩固定在装置的电源入口处的壳体上。

 

4.输入线和输出线必须分开。

 

距离不意味着并联连接,因为这会降低滤波器性能。

 

5. EMI滤波器外壳必须与外壳壳体保持良好接触。

 

逆变器专用滤波器金属外壳和外壳必须连接良好,以及接地线。

 

6.连接线应为双绞线。

 

输入和输出连接线最好选择屏蔽双绞线,这可以有效地消除一些高频干扰信号。

 

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