电源滤波器（通常指 EMI 电源滤波器或电磁干扰电源滤波器）主要用于抑制电源线上存在的电磁干扰，阻止干扰噪声在设备与电网之间互相传播，确保设备的正常运行和电网的纯净。

基本原理

其核心原理是利用电感和电容的阻抗特性对频率的依赖性来实现滤波：

1. 共模扼流圈 (Common Mode Choke): 这是滤波器的心脏部件。它是由同一磁芯上绕有两组方向相反线圈的电感器。
   • 作用： 对在火线和零线上同相位、同方向流动的干扰电流（称为共模干扰）呈现高阻抗。这些噪声电流流过两个线圈时，在磁芯中产生的磁通方向相同、相互叠加，电感量增大，极大地阻碍了共模噪声的传输。
   • 典型干扰源： 雷电、开关电源开关管动作、电机启停等通过分布电容耦合到两根电源线上。
2. X电容 (X-Capacitor)： 跨接在火线之间。
   • 作用： 抑制在火线和零线上反相位、大小相等的干扰电流（称为差模干扰）。它提供了低阻抗通路，将差模噪声短路掉。
   • 安全要求： 失效时不能造成短路起火，需使用安规电容。
   • 典型干扰源： 整流桥后纹波、高频转换器动作。
3. Y电容 (Y-Capacitor)： 跨接在火线与地线之间。
   • 作用： 和共模扼流圈配合，进一步滤除共模噪声。它为共模噪声提供低阻抗通路返回源头（通常是设备外壳）。
   • 安全要求： 失效时不能造成触电危险，容值有严格限制（如<4.7nF），需使用高安全等级（如Y1, Y2）安规电容。
4. 布局与封装： 元件被精心设计并封装在一个屏蔽良好的金属外壳内，以提供最佳的滤波性能并防止内部噪声向外辐射。

总结原理

• 电感和电容构成低通滤波器网络。
• 高频干扰噪声（通常在 150kHz - 30MHz 范围内）在试图通过滤波器时：
  • 差模干扰主要通过X电容旁路/滤除。
  • 共模干扰主要通过共模扼流圈和Y电容的配合来阻隔和旁路。
• 对需要的低频电网交流电（50Hz/60Hz），滤波器的阻抗非常低，使其能够几乎无损耗地通过（理想情况下）。

主要技术参数

选择或评估电源滤波器时，需关注以下关键参数：

1. 基本电气参数

• 额定电压： 滤波器能安全连续工作的最大交流电压值（如250VAC）或直流电压值。
• 额定电流： 滤波器在指定环境温度下能够连续通过的最大工作电流（如10A）。这是最重要的参数之一，必须大于设备最大工作电流。
• 工作频率： 电源频率，通常是50Hz或60Hz。
• 额定漏电流： 由Y电容引起的，从火线/零线经Y电容流向地线的微小交流电流。受安规标准限制（如<3.5mA），在医疗设备等敏感应用中要求更低。

2. 滤波性能参数 (最重要)

这些参数通过测试得到，反映了滤波器对干扰的衰减能力（插入损耗越大越好）。

• 插入损耗： 衡量滤波器抑制干扰能力的最核心参数。
  • 定义： 在给定频率下，在电源线上安装滤波器前后，负载两端测得的干扰电压（或功率）之比的对数值（dB）。即：IL = 20 log10 (V1 / V2)（V1:无滤波器时的电压，V2:有滤波器时的电压）。
  • 表达方式： 通常用图表或列表给出在特定频率范围（如100kHz - 30MHz）内的曲线或点值（如100kHz下 40dB）。损耗越大，说明滤除该频率干扰的效果越好。
• 频率范围： 需要达到规定插入损耗的频率范围。
• 测试阻抗 (Ω)： 插入损耗是在规定的源阻抗和负载阻抗下（通常为50Ω/50Ω）测量的标准参数，用于比较不同滤波器性能。

3. 安全与可靠性参数

• 安全认证： 非常重要！必须符合相关国家和地区的安全标准。常见认证：
  • 安规标准： UL（美国）， cUL/CSA（加拿大）， ENEC（欧洲）， CCC（中国）， KC（韩国）， PSE（日本）等。
  • EMC标准： 通常设计符合IEC/EN CISPR标准（如CISPR 32/EN 55032）的要求。
• 绝缘电阻： 输入端与输出端之间、输入端与地线之间、输出端与地线之间的电阻值（通常在MΩ级）。
• 介质耐压 (Hi-Pot)： 输入端与输出端之间、输入端与地线之间、输出端与地线之间能够承受指定高压（如AC 2kV, 1分钟）而不击穿的能力。验证爬电距离、电气间隙和隔离能力。
• 温升： 在满载工作状态下，滤波器外壳或内部元件的温度升高值（通常有标准要求）。
• 降额曲线： 环境温度升高时，滤波器允许的最大工作电流下降的关系曲线。

选择和使用注意事项

1. 额定电流： 务必选择大于设备最大工作电流的滤波器。电流不足会导致过热、性能下降甚至烧毁。
2. 电压： 确保额定电压大于电网电压。
3. 漏电流： 根据应用场景选择，医疗或敏感设备要低漏电流。
4. 插入损耗： 根据设备需要抑制的EMC标准等级选择合适的滤波器（损耗曲线和值）。
5. 安全认证： 必须选择通过目标市场所需安全认证的产品。
6. 接地： 极其重要！ 滤波器必须通过低阻抗路径可靠接地（接设备外壳或系统地）。否则，Y电容失去作用，共模滤波效果极差。
7. 安装方式： 金属外壳滤波器需要直接安装在设备金属外壳上（金属对金属接触），确保良好接地和屏蔽。
8. 布线： 输入端和输出端布线要短、分开，避免耦合。
9. 相位： 单相滤波器（带火线、零线标识）需按标记正确连接。

总结

电源滤波器是利用电感电容组合成低通网络，通过抑制共模干扰（扼流圈+Y电容）和差模干扰（X电容） 来净化电源线EMI噪声的关键元件。选择时需重点考虑额定电流、电压、所需插入损耗、漏电流要求以及至关重要的安全认证和正确接地安装方式。它的性能直接影响到设备的电磁兼容性合规性和运行可靠性。