第五章 电磁干扰滤波

第五章干扰滤波技术n干扰滤波在EMC设计中作用n差模干扰和共模干扰n常用滤波电路n怎样制作有效的滤波器n正确使用滤波器滤波器的作用电磁屏蔽电磁干扰滤波器滤波器的种类信号滤波器电源滤波器切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。电源线滤波器的作用信号滤波器的作用信号线滤波器干扰源电缆是主要辐射源用滤波消除辐射共模和差模电流~~共模/差模干扰的产生VVICMICMICMIDM开关电源干扰发射的原因220VAC共模干扰耦合路径干扰滤波器的种类衰减衰减衰减衰减低通带通高通带阻3dB截止频率低通滤波器类型CTL反器件数与插入损耗的关系20406080100fc10fc100fc1000fc5阶4阶3阶2阶1阶20N/十倍频程6N/倍频程插入损耗dB确定滤波器阶数50100欲衰减20dB46=2420至少4阶滤波器10100120=201阶滤波器就可以了为了保险，可用2阶欲衰减20dBL、C的数值决定截止频率阶数决定过渡带的陡度根据阻抗选用滤波电路源阻抗电路结构负载阻抗高C、、多级高高、多级低低反、多级反高低L、多级L低规律：电容对高阻，电感对低阻插入损耗的估算Fco=1/(2RpC)ZL~Zs、ZL并联CIL=20lg(CRp)ILIL=20lg(L/Rs)Fco=Rs/(2L）Zs、ZL串联~ZsLZsZL电路阻抗对滤波特性的影响三端电容铁氧体器件参数的确定LCRRL=R/2FCC=1/2RFC对于T形（多级T）和形（多级）电路，最外边的电感或电容取L/2和C/2，中间的不变。实际电容器的特性ZC实际电容理想电容f引线长1.6mm的陶瓷电容器电容量谐振频率(MHZ)1F1.70.1F40.01F12.63300pF19.31100pF33680pF42.5330pF601/2LCCLR电感电阻陶瓷电容谐振频率1nf1M100k1010.110k1k10010Hz1001k10k100k1M10M100M1G阻抗100pf10nf100nf10f1f10mf100f1m10cm1cm1mm表面贴装电容的阻抗特性温度对陶瓷电容容量的影响0.15-0.150-551255-150-55125-10-5COGX7R-6020-3090-300Y5V30%C%C%C电压对陶瓷电容容量的影响COGX7RY5V200-20-40-60-80020406080100%额定电压（Vdc）%C实际电感器的特性ZL理想电感实际电感f电感量（H）谐振频率(MHZ)3.4458.828685.71252.65001.2绕在铁粉芯上的电感1/2LCLC电感寄生电容的来源每圈之间的电容CTT导线与磁芯之间的电容CTC磁芯为导体时，CTC为主要因素，磁芯为非导体时，CTT为主要因素。克服电容非理想性的方法衰减电容并联LC并联电感并联小电容大电容并联电容频率大容量小容量三端电容器的原理引线电感与电容一起构成了一个T形低通滤波器在引线上安装两个磁珠滤波效果更好地线电感起着不良作用三端电容普通电容30701GHz206040三端电容与普通电容的比较三端电容的正确使用接地点要求：1干净地2与机箱或其它较大的金属件射频搭接贴片三端电容三端电容器的不足寄生电容造成输入端、输出端耦合接地电感造成旁路效果下降穿心电容更胜一筹金属板隔离输入输出端一周接地电感很小穿心电容的特性穿心电容、馈通滤波器以穿心电容为基础的馈通滤波器广泛应用于RF滤波平板滤波阵列用于制造滤波连接器馈通滤波器使用注意事项•必须安装在金属板上，并在一周接地•最好焊接，螺纹安装时要使用带齿垫片•焊接时间不能过长•上紧螺纹时扭矩不能过大线路板上使用馈通滤波器线路板地线面上面底面磁芯对电感寄生电容的影响铁粉芯C=4.28pfC=3.48pf19%铁氧体（锰锌）C=51pfC=49pf4%减小电感寄生电容的方法然后：1.起始端与终止端远离（夹角大于40度）2.尽量单层绕制，并增加匝间距离3.多层绕制时，采用“渐进”方式绕，不要来回绕4.分组绕制（要求高时，用大电感和小电感串联起来使用）如果磁芯是导体，首先：用介电常数低的材料增加绕组导体与磁芯之间的距离共模扼流圈防止饱和共模扼流圈中的负载电流产生的磁场相互抵销，因此磁芯不会饱和。有意增加漏磁，利用差模电感共模扼流圈的优点差模电感导致信号失真共模电感不影响信号电感磁芯的选用铁粉磁芯：不易饱和、导磁率低，作差模扼流圈的磁芯铁氧体：最常用锰锌：r=500~10000，R=0.1~100m镍锌：r=10~100，R=1k~1Mm超微晶：r10000，做大电感量共模扼流圈的磁心电感量与饱和电流的计算SD1D2饱和电流：Imax=BmaxS(D1-D2)/2L电感量：L（nH）=0.2N2rS(mm)ln(D1/D2)电感量厂家手册给出厂家经常给出每匝的电感量“AL”，则L（nH）=ALN2干扰抑制用铁氧体铁氧体电感高频成为电阻铁氧体电感（高损耗）空心电感（高Q）不同磁导率的铁氧体阻抗特性i=700i=4000偏置电流对阻抗的影响偏置电流对阻抗的影响铁氧体磁环贴片电感贴片电感的阻抗贴片电感的滤波效果贴片电感的滤波效果低通滤波器对脉冲信号的影响信号滤波器的安装位置板上滤波器无屏蔽的场合滤波器靠近被滤波导线的靠近器件或线路板一端。有屏蔽的场合：在屏蔽界面上板上滤波器的注意事项滤波器要并排安装线路板的干净地与金属机箱或大金属板紧密搭接为滤波设置干净地在接口处设置档板滤波器靠近接口面板上滤波的简易（临时）方法容量适当的瓷片电容或独石电容，引线尽量短电缆滤波的方法屏蔽盒馈通滤波器连接器滤波连接器虽然是最佳选择，但是当空间允许时，也可以这样：面板安装滤波器注意事项滤波器与面板之间必须使用电磁密封衬垫！使用形滤波器的注意事项滤波器接地阻抗预期干扰电流路径实际干扰电流路径对接地没有把握时，避免使用形滤波器！电源线滤波器的基本电路共模扼流圈差模电容共模电容共模滤波电容受到漏电流的限制注意滤波器的高频特性高频滤波性能的重要性滤波器高频性能差滤波器高频性能好无滤波改善滤波器高频特性的方法或精心绕制或多个电感串联注意插入增益问题0-1050/50100/0.1或0.1/100频率插入损耗解决办法：差模电感上并联电阻（50~1k)，差模电容上串联电阻（0.5~10）选择滤波器的保险方法滤波器~0.1100滤波器~0.11000衰减50条件下的插入损耗0.1/100条件下的插入损耗插入损耗增益会暴露出来器件距离对高频性能的影响滤波器安装在线路板的问题机箱内干扰电源线泄漏严重线路板上滤波的改进方法机箱内干扰被滤波器挡住被滤波器旁路掉面板滤波器电源线无泄漏电源线滤波器的错误安装PCB滤波器滤波器输入线过长输入、输出耦合PCB电源线滤波器的错误安装滤波器绝缘漆PCB滤波器通过细线接地，高频效果很差！接地线滤波器的正确安装滤波器PCB•滤波器直接接地尽量短•输入、输出线隔离滤波器安装在线路板上时，在电源线入口处增加一只高频共模滤波器电源PCB滤波电路这样试一试机箱外机箱内屏蔽箱低通滤波器对脉冲干扰的抑制AfILf+fCOfCOAf输入脉冲频谱滤波器特性输出脉冲频谱2VIPd2VIPd相当于脉冲的上升时间和脉宽变大，而幅度没有减小。低通滤波器抑制脉冲的效果低通滤波器抑制脉冲干扰的方法2VIPd瞬态抑制器件与低通滤波器一起使用脉冲干扰频谱经过瞬态抑制频谱低通滤波后频谱