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滤波器怎么选?这十个问题要注意!

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楼主
近期接触几位技术工程师朋友在选用滤波器,发现了不少有意思的问题,才发现波平浪静处水最险,简曰“灯下黑”。于是才斗胆诞生此文。
1、如果未经过对仪器的EMI、EMS指标测试就选定了滤波器,基本上属于“盲人骑瞎马、夜半临深池”的主儿;
2、如果机器上选择的是一个市面上买来的通用滤波器,这个滤波器基本上是可以不加的;
3、滤波器8分定制、2分通用才算比较靠谱。
下此结论的原因是因为最近遇到的好几起事情,都加了滤波器,但传导就是不过,最后还是根据测试结果给设计了个滤波器样品,一装上ok才算pass,其实设计本身也并不复杂,不过多加了一级差模电容和差模电感、或调整了一下滤波器电感电容的参数而已。通用型的IEC插座滤波器,里面的空间很小,一般只能放得下2个共模电容、一个差模电容和一个共模电感,靠这点东西就能放之四海而皆准,难度莫大焉。
那滤波器应如何选型?
第一种是预知晓(起码是估计)需滤掉的杂波频点或频段和强度,然后提出对滤波频段的衰减要求,将此要求提给厂家,由厂家给您设计一款适用的滤波器。
第二种是先设计产品,结构空间上预留出装滤波器的位置,等产品装好后进行测试,根据测试的结果确定滤波器的滤除频点和衰减特性。
除此二者外,基本上没有其他的方法能有效地选好滤波器。
案例1:
如低频无极灯产品,整流器开关频率220KHz,此频率是干扰的基频,其他干扰频率基本都是此频点的高次谐波,在起初设计时,就可以根据预估给出滤波器的要求来,220KHz频点时,共模插损ILCM=60dB 差模插损ILDM=60dB,根据这个要求,滤波器厂家就可以设计出滤波器来。
如手术室用监护仪,与手术刀在共同的环境下使用,手术刀的频率是500KHz,可以根据预估给出对滤波器的要求,500KHz频点时,共模插损ILCM=70dB 差模插损ILDM=70dB,根据这个要求,滤波器厂家就可以设计出滤波器来。
插损这个指标,行规是在50Ω的标准负载下测得的,但实际电路中,阻抗匹配的不可能这样标准,因此,插损的指标在使用会打些折扣。所以预估时要求指标要高些。
案例2:某产品未加滤波器时的测试结果,画黑圈的是两个主要的超标频点,最左侧的点是213KHz,超标7dB左右,右面一个是它的高次谐波,可以不必理它,213K滤掉了,那个也就跟着消除了。
作为电子设计工程师,能预估出、或能测出预定的干扰频率和提出拟衰减的指标来,这就够了。
滤波器有多种,做仪器设备中常用到的是电源滤波器和信号滤波器。其他类型的作无功功率补偿的电力滤波器、微波频段的滤波器不是这里讨论的内容。
滤波器的选择需要考虑以下多点:
滤波器结构形式常用的是三种:
a.巴特沃思滤波器:特点是通带内放大倍数平整,通带内,随着频率的变化,滤波器放大倍数基本维持不变;但缺点是通带向截止段的过渡段,过渡的较为平缓。意思是说,敌人和朋友的界限不是很清楚,有一部分朋友也在干着敌人的事情,有一部分敌人也在帮我们,对这一部分是杀掉还是留在组织里,让人很纠结。如果有用频率和干扰频率离得很近,这种滤波器的作用就很有问题。
b.切比雪夫滤波器:它可以很好的解决巴特沃思过渡带平缓的缺点,在这种形式的滤波器中,过渡带很陡峭,即使有用频率和干扰频率很近,因为过渡带很陡峭,所以其截止频率点前后两个频段放大倍数的差别很大,非友即敌,很好区分,是朋友就没干过对不起我们的事,是敌人的就没干过对我们好的事,所以朋友拉入组织优厚待遇,是敌人则干净利落的消灭之。
高山之侧必有深谷,一个优点必然伴随着一个缺点,切比雪夫滤波器的缺点是在通带频率的末端部分,放大倍数会有较强的波动,即在通带内,随着频率的变化,放大倍数虽然比滤除频段大了很多,但对通带内的频率,其放大倍数并不是保持稳定不变的,就是说,朋友们的情绪并不稳定,也不是所有朋友都一如既往的付出帮助。(仅做举例说明,不要误解为对朋友的不满哈)
c.贝塞尔滤波器:此种滤波器不是很通用,用的较专,因为它的特性是相位线性。前两种关注的是放大倍数,但如果对语音信号,比如歌曲,通带内放大倍数虽然没有变化,但其旋律却不再悠扬。因为相位的变化导致歌曲的呕呀啁咤难为听。此时,贝塞尔滤波器将会发生其作用。
至于选择哪种滤波器电路结构形式,电路工程师未必去做深入研究,但须知道自己想要的特性,并提供给滤波器厂家,由他们帮您做选择。
现在的电源滤波器都是低通滤波器,通过的都是工频50Hz或60Hz,这是有用频率,其他的全是无用的了,所以用截止频率在1KHz以上的就绰绰有余,因此,盲人骑瞎马似的随便选滤波器,很多时候也没出问题。所以对电源滤波器的选取在工艺、安规上就要多关注了。
但在有特定输出或输入的场合,电源滤波器的选择就要谨慎了。比如医疗手术时的电刀产品,其工作频率是500KHz,它本身会对网电源造成干扰,所以电刀的对外传导干扰需要抑制;同时,与电刀共用电源的设备也要警惕,其500KHz也可能会对您产生干扰。

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nawu| | 2020-12-1 16:51 | 只看该作者
都有哪些种类的滤波器啊

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板凳
qcliu| | 2020-12-1 16:52 | 只看该作者
对模拟电路实在是太了解了

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地板
tfqi| | 2020-12-1 16:52 | 只看该作者
8份定制是说 其实每个电路的滤波电路都是不一样的  是吗

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5
wiba| | 2020-12-1 16:52 | 只看该作者
非常见功底的设计啊

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6
zljiu| | 2020-12-1 16:53 | 只看该作者
楼主总是能搜集到非常有用的**

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