开关电源emi滤波器典型电路及分析

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  EMI滤波器

  标准的EMI滤波器通常由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路,其作用是允许设备正常工作时的频率信号进入设备,而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。

  低通滤波器

  EMI滤波器是一种由电感和电容组成的低通滤波器,它能让低频的有用信号顺利通过,而对高频干扰有抑制作用。

  开关电源emi滤波器典型电路及分析

  EMI滤波器的典型结构图

  EMI滤波器的典型结构如图所示。

  作用

  EMI滤波器的作用,主要体现在以下两个方面:

  2.1、抑制高频干扰

  抑制交流电网中的高频干扰对设备的影响;

  2.2、抑制设备干扰

  抑制设备(尤其是高频开关电源)对交流电网的干扰。

  开关电源EMI滤波器典型电路

  开关电源emi滤波器典型电路及分析

  开关电源为减小体积、降低成本,单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器,典型电路图1所示。图(a)与图(b)中的电容器C能滤除串模干扰,区别仅是图(a)将C接在输入端,图(b)则接到输出端。图(c)、(d)所示电路较复杂,抑制干扰的效果更佳。图(c)中的L、C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4滤除串模干扰。R为泄放电阻,可将C3上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性;断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。图(d)则是把共模干扰滤波电容C3和C4接在输出端。

  EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图2中曲线a为加EMI滤波器时开关电源上0.15MHz~30MHz传导噪声的波形(即电磁干扰峰值包络线)。曲线b是插入如图1(d)所示EMI滤波器后的波形,能将电磁干扰衰减50dBμV~70dBμV。显然,这种EMI滤波器的效果更佳。

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  电磁干扰滤波器电路

  电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端,使用时外壳应接通大地。电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。L对串模干扰不起作用,但当出现共模干扰时,由于两个线圈的磁通方向相同,经过耦合后总电感量迅速增大,因此对共模信号呈现很大的感抗,使之不易通过,故称作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上,当有电流通过时,两个线圈上的磁场就会互相加强。

  L的电感量与EMI滤波器的额定电流I有关,参见表1。需要指出,当额定电流较大时,共模扼流圈的线径也要相应增大,以便能承受较大的电流。此外,适当增加电感量,可改善低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器,容量范围大致是0.01μF~0.47μF,主要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端,并将电容器的中点接地,能有效地抑制共模干扰。C3和C4亦可并联在输入端,仍选用陶瓷电容,容量范围是2200pF~0.1μF。为减小漏电流,电容量不得超过0.1μF,并且电容器中点应与大地接通。C1~C4的耐压值均为630VDC或250VAC。

  开关电源emi滤波器典型电路及分析

  图2示出一种两级复合式EMI滤波器的内部电路,由于采用两级(亦称两节)滤波,因此滤除噪声的效果更佳。针对某些用户现场存在重复频率为几千赫兹的快速瞬态群脉冲干扰的问题,国内外还开发出群脉冲滤波器(亦称群脉冲对抗器),能对上述干扰起到抑制作用。

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