电磁干扰滤波器,又名“EMI滤波器”是一种用于抑制电磁干扰,特别是电源线路或控制信号线路中噪音的电子线路设备。

1.电磁干扰滤波器的工作原理

因为有害的电磁干扰的频率要比正常信号频率高得多,所以电磁干扰滤波器是通过选择性地阻拦或分流有害的高频来发挥作用的。基本上,电磁干扰滤波器的感应部分被设计作为一个低通器件使交流线路频率通过,同时它还是一个高频截止器件,电磁干扰滤波器的其他部分使用电容来分路或分流有害的高频噪声,使这些有害的高频噪声不能到达敏感电路。这样,电磁干扰滤波器显著降低或衰减了所有要进入或离开受保护电子器件的有害噪声信号。

电磁干扰滤波器通常置于开关电源和电网相连的前端是由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波器。如图所示,噪声源等效阻抗为Zsource、电网等效阻抗为Zsink。Satons滤波器指标(fstop和Hstop)可以由一阶、二阶或三阶低通滤波器实现,滤波器传递函数的计算通常在高频下近似,也就是说对于n阶滤波器,忽略所有ωk相关项(当k输出阻抗不匹配给滤波特点带来的干扰。

电磁干扰滤波器的工作原理

2.电磁干扰滤波器的特点

1、工频频率范围更宽

由于电磁干扰的频率范围很宽,一般从几十KHz到1MHz,甚至是1GHz以上,因此,电磁干扰滤波器的有效滤波频率必须要覆盖这么宽的范围。

2、电路阻抗变化范围更宽

一般电路中使用的滤波器,其所连接的电路的阻抗是一定的,而电磁干扰滤波器所连接的电路阻抗却不是固定的,一般变化范围很宽。

由于以上两个特殊情况,电磁干扰滤波器在设计和使用中,有些特殊的问题存在。电磁干扰滤波器都是低通滤波器,它主要用在干扰信号频率比工作信号频率高的场合。

电磁干扰滤波器的特点

3.电磁干扰滤波器的作用

干扰滤波在电磁兼容设计中的作用,大多数电子产品设计师对干扰滤波器的认识一般局限在:“电子产品要通过电源线传导发射试验和电源线抗扰度试验,必须在电源线上使用干扰滤波器”。而对于干扰滤波器的其它作用了解很少,这就导致了产品设计完毕后,往往不能通过其它试验项目,例如辐射发射、辐射抗扰度、信号线上的传导敏感度等试验。实际上,电磁干扰滤波器对于顺利大部分电磁兼容试验以及保证产品的功能都是十分重要一类器件。当出现下面这些干扰问题时,往往是由于滤波措施不完善。

1.设备的机箱或机柜屏蔽十分完善,但是仍然产生超标的辐射发射;

2.独立的设备没有任何电磁干扰的问题(辐射发射和抗扰度完全合格),但是当连接上必要的 外接电缆时,出现干扰问题;

3.在信号电缆线上注入电快速脉冲时,出现故障;

4.不能通过辐射抗扰度试验

5.不能通过电缆束上的传导敏感度试验

6.不能通过静电放电试验;

7.电缆中的导线之间或电缆之间相互干扰,导致设备不能实现预定功能。 下面就如何用滤波器解决上述问题的方案作简单介绍。

1)虽然机箱或机柜屏蔽很好,但是辐射发射超标,或者不能通过辐射抗扰度试验

这是由于机箱或机柜上的外拖电缆起着天线的作用。天线的一个特性是互易性,也就是说:一个天线如果具有很高的辐射效率,那么它的接收效率也很高。因此,设备的外拖电缆既能产生很强的辐射,也能有效的将空间电磁波接收下来,传进设备,对电路形成干扰。由于某种原因,在外拖电缆上形成了干扰电流,这些电流从机箱内传导出来,并以电缆作为辐射天线辐射电磁波。解决这种问题的方法就是在电缆的端口处安装一只滤波器,将干扰电流滤除掉。

2)独立的设备没有任何电磁干扰的问题(辐射发射和抗扰度完全合格),但是当连接上必要的外接电缆时,出现干扰问题;

这个问题与第一类问题的本质相同,就是外拖电缆相当于天线。当没有电缆时,相当于没有辐射天线和接收天线,因此容易通过辐射发射和抗扰度试验,但是当拖上电缆后,这些电缆作为辐射天线和接收天线,导致设备的辐射增强、对外界空间干扰的敏感度提高。解决方法就是在电缆的端口处安装滤波器,将这些导体从空间接收到的电磁能量在它们到达电子线路之前滤除掉,另一方面,阻止电子线路中的干扰能量进入这些导体后借助导体辐射。

3)在信号电缆线上注入电快速脉冲时,出现故障;

我们知道电快速脉冲的频率是很高的,这些干扰通过电容耦合钳耦合进电缆,在电缆上形成干扰电流,这些电流一方面直接流进电路,对电路形成干扰,另一方面产生辐射,对电路形成干扰。解决方法就是采用屏蔽电缆和加装滤波器。

4)不能通过电缆束上的传导敏感度试验

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,目的是验证由闪电、接地故障或切换电感性负载而引起的瞬时扰动的抗干扰能力。这种试验是一种耦合到电源线路、控制线路、信号线路上的由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群试验,自然也可以通过在电缆端口处滤波的方式来解决。

5)不能通过静电放电试验;

静电放电对设备电路的影响很大程度上是由于静电放电电流周围的高频电磁场,这些电磁场由于频率很高,因此很容易被导线所接收,对电路形成干扰净,某设备在做静电放电试验时,发现当在活动面板上进行放电时,电路出现故障。经检查,发现面板后面是一束电缆,面板上的静电放电电流产生的电磁场在电缆束上感应出了噪声电流,形成干扰。在电缆的端口处安装滤波器后,问题解决。

电磁干扰滤波器的作用

4.电磁干扰滤波器的发展前景

电磁干扰滤波器的功能就是保持电子设备的内部产生的噪声不向外泄漏,同时防止电子设备外部的交流线路产生的噪声进入设备。

电磁干扰滤波器通常由无源电子元件的网络组成,这些元件包括电容和电感,它们组成LC电路。

电磁干扰滤波器的发展前景