EMC抑制之滤波器元件

1万 · 2013-7-25 22:06

一、电阻

电阻是PCB上最常使用的器件。电阻也有EMI使用的限制。对于频域要求存在的限制决定于使用的电阻材料（化合碳、薄膜碳、云母及线绕等由于线绕附加存在电感，所以线绕电阻并不适合高频应用。薄膜电阻包含一些电感，但由于引脚电感较低，所以有时也可用于髙频场合。

电阻的整体特性与封装尺寸和寄生电容有关。电阻的两端之间存在电容。对极高频设计，特别是GHZ频率时，寄生电容将产生破坏性作用。对于多数应用，电阻引脚引线比引脚间的寄生电容更重要。

对于电阻，主要关心其可能受到的过电压应力。对电阻施加ESD就属于这种情况。如果是表面贴装电阻，将会观察到电弧放电；如果是有引脚电阻，ESD将遇到高阻抗路径，电阻隐藏的感性和容性特性将阻止ESD进入电路。

1万 · 2013-7-25 22:07

二、电容

电容通常用于电源总线的去耦、滤波、旁路和稳压。在自谐振频率以下，电容保持电容性。在自谐振频率以上，电容呈现电感性率。

电容引脚导线的寄生电感使得电容在自谐振频率以上时像一个电感一样起作用，而不再起它本该起的电容的作用。

1万 · 2013-7-25 22:07

三、电感与共模电感

电感也常用来控制EMC。随着频率的增加，电感的感抗线性增加。就像电容一样，电感的绕线间的寄生电容限制了其应用频率不会无限制的髙。

共模电感也叫共模扼流圈。对理想的电感模型而言，当线圈绕完后，所有磁通都集中在线圈的中心。但在通常情况下，环形线圈不会绕满一周或绕制不紧密，这样会引起磁通的泄漏。共模电感有两个绕组，其间有相当大的间隙，这样就会产生磁通泄漏，并形成差模电感。因此，共模电感一般也具有一定的差模干扰衰减能力。

在滤波器的设计中，漏感是可以被利用的。如在普通的滤波器中仅安装一个共模电感，则利用共模电感的漏感产生适量的差模电感，可起到对差模电流的抑制作用。有时，还要人为增加共模扼流圈的漏电感，以提髙差模的电感量，达到更好的滤波效果。

1万 · 2013-7-25 22:07

四、铁氧体磁珠及磁环

当电感不能用于高频时，该如何办？使用铁氧体磁珠或磁环是个办法。铁氧体材料是铁磁或者铁镍的合金。这种材料有很高的髙频磁导率和高频阻抗，同时线绕间电容最小。铁氧体磁珠通常用于高频场合。低频时，电感小，线损小；高频时，其基本上是电抗性的，且与频率有关。

事实上，用电感和电阻的并联能更好地解释铁氧体磁珠。低频时，电感将电阻短路；高频时，感抗很高，电流只能流经电阻。根据抑制干扰的频率不同，选择不同磁导率的铁氧体材料。铁氧体材料的磁导率越高，低频阻抗越大，髙频阻抗越小。另外，一般磁导率髙的铁氧体材料介电常数较高，当导体穿过时，形成的寄生电容较大，这也降低了髙频阻抗。

铁氧体磁环的尺寸确定：磁环的内外径差越大，轴向越长，阻抗越大。但内径一定要包紧导线。因此，要获得大的衰减，应尽量使用体积较大的磁环。

共模扼流圈的匝数：增加穿过磁环的匝数可以增加低频的阻抗，但是由于寄生电容增加，高频的阻抗会减小，所以盲目增加匝数来增加衰减量是一个常见的错误。

当需要抑制的干扰频带较宽时，可在两个磁环上绕不同的匝数。由于铁氧体磁环的效果取决于原来共模环路的阻抗，原来回路的阻抗越低，则磁环的效果越明显。因此当原来的电缆两端安装了电容式滤波器时，其阻抗很低，磁环的效果更明显。

铁氧体磁珠属于“能耗型设备”。它以热的形式消耗髙频能量。这只能用电阻而不是电感的特性来解释。

1万 · 2013-7-25 22:07

五、滤波器

滤波器是一种二端口网络。它具有选择频率的特性，即可以让某些频率顺利通过，而对其他频率则加以阻拦。

在一般的滤波器中，共模扼流圈的作用主要是滤除低频共模干扰。高频时，由于寄生电容的存在，共模扼流圈对干扰的抑制作用巳经较小，主要依靠共模滤波电容。医疗设备由于受到漏电流的限制，有时不使用共模滤波电容，这时，需提髙扼流圈的髙频特性。

基本电路对干扰的滤波效果很有限，仅用在要求最低的场合。要提高滤波器的效果，可在基本电路的基础上增加一些器件，下面列举一些常用电路。

强化差模滤波方法，如与共模扼流圈串联两只差模扼流圈，增大差模电感；在共模滤波电容的右边增加两只差模扼流圈，同时在差模电感的右边增加一只差模滤波电容。

强化共模滤波：在共模滤波电容右边增加一只共模扼流圈，对共模干扰构成丁形滤波；强化共模和差模滤波：在共模扼流圈右边增加一只共模扼流圈，再加一只差模电容。说明：在一般情况下不使用增加共模滤波电容的方法增强共模滤波效果，防止接地不良时出现滤波效果更差的问题。

1万 · 2013-7-25 22:08

电源线滤波器是为了满足EMC要求时常用的器件。现在市场上电源线滤波器的种类繁多，如何选择滤波器确实是一个头疼的问题。其中插入损耗对于滤波器而言是最重要的指标。由于电源线上既有共模干扰也有差模干扰，因此滤波器的插入损耗也分为共模插入损耗和差模插人损耗。插人损耗越大越好。理想的电源线滤波器应该对交流电频率以外所有频率的信号有较大的衰减，即插入损耗的有效频率范围应覆盖可能存在干扰的整个频率范围。电源线滤波器的高频特性差的主要原因有两个：一个是内部寄生参数造成的空间耦合；另一个是滤波器件的不理想性。因此，改善高频特性的方法也从这两个方面着手。

内部结构：滤波器的连线要按照电路结构向一个方向布置，在空间允许的条件下，电感与电容之间保持一定的距离，必要时可设置一些隔离板，以减小空间耦合。

滤波器件：电感要控制寄生电容。必要时，可使用多个电感串联的方式。差模滤波电容的引线要尽量短，共模电容的引线也要尽量短。对这个要求的理解和注意事项与差模电容相同。

EMC抑制之滤波器元件

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