教你如何選擇電源濾波器
發布時間:2019-04-30 責任編輯:wenwei
【導讀】電源濾波器的de目mu的de是shi抑yi製zhi電dian磁ci噪zao聲sheng,功gong能neng就jiu是shi通tong過guo在zai電dian源yuan線xian中zhong接jie入ru電dian源yuan濾lv波bo器qi,得de到dao一yi個ge特te定ding頻pin率lv的de電dian源yuan信xin號hao,或huo消xiao除chu一yi個ge特te定ding頻pin率lv後hou的de電dian源yuan信xin號hao。在zai使shi用yong的de時shi候hou我wo們men就jiu需xu要yao了le解jie電dian源yuan濾lv波bo器qi方fang麵mian的de知zhi識shi,這zhe樣yang可ke以yi防fang止zhi不bu必bi要yao的de損sun失shi,而er在zai使shi用yong的de時shi候hou我wo們men還hai需xu要yao了le解jie如ru何he選xuan擇ze電dian源yuan濾lv波bo器qi,具ju體ti如ru下xia:

1.額定電壓
額定電壓是電源EMI濾波器用在指定電源頻率時的工作電壓,也是濾波器最高允許的電壓值。如用在50Hz單相電源 的 濾波器,額定電壓為250V;用在50Hz三相電源的濾波器,額定電壓為440V.若輸入濾波器的電壓過高,會使內部電容器損壞。
2.額定電流
額定電流(Ir)是在額定電壓和指定環境溫度條件下所允許的最大連續工作電流。
suizhehuanjingwendudeshenggao,huoyouyudiangandaoxiandetongsun,cixinsunhaoyijizhouweihuanjingwendudengyuanyindaozhigongzuowendugaoyushiwen,zheshihoujiunanyiquebaocharusunhaodexingneng。womenyinggaigenjushijikenengdezuidagongzuodianliuhegongzuohuanjingwendulaixuanzelvboqideedingdianliu。
除特殊說明外,EMI濾波器說明書給出的額定電流均為室溫+25℃(標稱溫度)的值,同樣給定的典型插入損耗或曲線也均指+25℃的值。最大工作電流(Imax)、額定電流與溫度之間的存在如下關係:字串3 式1.0中:Imax為最大工作電流,Ir為室溫下額定工作電流,Tmax為最高的工作溫度+85℃,Ta為實際工作溫度,Tr為室溫+25℃。根據式2.0,Imax/Ir與Ta的關係舉例說明:+25℃,Imax=Ir;+45℃,Imax=0.816Ir;+85℃,Imax=0. 另外,在國外一些濾波器公司規定,+40℃(標稱溫度)為工作電流值Ir .
IEC氣候等級為25/085時,指定環境溫度為+40℃(標稱溫度)條件下,查取其他環境溫度所允許的工作電流曲線。
影響工作電流和環境關係的主要原因之一就是濾波器中的軟磁材料。EMI濾波器一般采用高磁導率軟磁材料錳鋅鐵氧體,初始磁導率μi=7000~10000,但其居裏點溫度不高,優質的僅為130℃左右。磁導率越高,居裏點溫度越低,過居裏點後磁導率迅速下降,從而導致濾波器中的電感值下降,嚴重影響濾波效果。 因此要根據工作溫度來正確選擇電源濾波器的額定電流,或者改善濾波器的散熱條件(工作環境)來確保濾波器的安裝使用。
3.插入損耗
(1) 插入損耗定義 插入損耗是EMI電源濾波器最重要的技術參數之一,設計人員和工程應用人員考慮的中心問題就是:在保證濾波器安全、環境、機械和可靠性能滿足有關標準要求的前提下,實現盡可能高的插入損耗。 濾波器的插入損耗是頻率的函數,用dB(分貝)表示。電路未接濾波器時,信號源在接受電路端電壓(功率)為U( P),接入濾波器後在接受端輸入電壓(功率)為U( P) ,定義插入功耗I.L(InsertionLoss)可以用下列方程推導出來: 假設實際負載阻抗在濾波器插入前後保持不變,故1.1式的各功率可以由其相應的負載電壓和阻抗的表達式來代替:方程中所表示的插入損耗,需要在任何頻率下通過取下和插入濾波器來進行測量。
(2)共模損耗與差模損耗 EMI電源濾波器的插入損耗包括共模(表示為CM)插入損耗和差模(表示為DM)插入損耗。關於它們的具體測試方法,在CISPR第17號出版物中有過說明,這裏就不再說明。例如某個廠家生產的DNF05-H-6AEMI濾波器,按有關標準測得的插入損耗。
(3)影響插入損耗的因素 影響電源EMI濾波器插入損耗的因素包括阻抗搭配和安裝。實際應用中, EMI濾波器輸入和輸出端的阻抗已不是測得圖2.3曲線時的50Ω,所以它對幹擾信號的衰減,不會等於產品標準或說明書中的給出的插入損耗。如果選用EMIlvboqidewangluojiegouhecanshuheli,jiashanganzhuangdedang,zeyoukenengshixianyouyubiaozhunzhongdeguidingdecharusunhao。fanzhi,ruguowangluodapeihecanshudexuanzebudang,anzhuangyouyouwenti,zeyoukenengdebudaohaodeyingyongxiaoguo,fanerhuidedaoxiangfandexiaoguo,rutu2.5出現插入損耗增益。 另外一個影響因素,就是濾波器的工作溫度和額定工作電流。EMI濾波器的插入損耗測量標準,CISPR第17號出版物,MIL-STD-220A和GB7343-87所規定的測量方法中,都一致強調了要在加載額定電流條件下進行它的插入損耗的測量。前文已介紹,這是因為濾波器中的電感L用了鐵氧體或其他磁性材料,大電流工作下,磁性飽和狀態引起性能變壞。如圖2.6是某有問題的EMI濾波器測試情況,曲線①是正常50Ω係統下測試的插入損耗曲線,曲線②是50Ω係統和30A額定電流下測試的插入損耗曲線,兩者比較差別相當大。
4 .阻抗搭配
(1)阻抗搭配的原因 選(xuan)擇(ze)濾(lv)波(bo)器(qi)時(shi),首(shou)先(xian)應(ying)選(xuan)擇(ze)適(shi)合(he)你(ni)所(suo)用(yong)的(de)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)和(he)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)性(xing)能(neng)。首(shou)先(xian)選(xuan)擇(ze)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)的(de)原(yuan)因(yin)是(shi)與(yu)濾(lv)波(bo)器(qi)要(yao)在(zai)匹(pi)配(pei)條(tiao)件(jian)下(xia)工(gong)作(zuo)的(de)傳(chuan)統(tong)概(gai)念(nian)不(bu)同(tong),所(suo)謂(wei)匹(pi)配(pei)意(yi)味(wei)濾(lv)波(bo)器(qi)需(xu)在(zai)保(bao)持(chi)輸(shu)入(ru)/輸出信號幅度不變(或某一固定比例)的前提下,將其中部分頻譜做預期的處理或變換,而EMI電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)不(bu)同(tong),它(ta)是(shi)個(ge)以(yi)工(gong)頻(pin)為(wei)導(dao)通(tong)對(dui)象(xiang)的(de)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi),是(shi)在(zai)不(bu)匹(pi)配(pei)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)工(gong)作(zuo),因(yin)為(wei)在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)匹(pi)配(pei),如(ru)濾(lv)波(bo)器(qi)輸(shu)入(ru)端(duan)阻(zu)抗(kang)RI--電網源阻抗是隨著用電量的大小變化的,濾波器輸出端的阻抗Rl(負載阻抗)--電源阻抗是隨著電源負載的大小變化的,要想獲得理想的抑製效果,應遵循正確的阻抗搭配。 無論怎樣複雜的電源EMI濾波器,都可以把它的共模和差模濾波網絡抽象出來。
(2)阻抗失配分析 可以分析出,一般在EMI電源濾波器電路網絡中,電感L看作高阻元件,電容C看作低阻元件。為了達到濾波更好的效果,按照濾波器的不匹配原則:如果實際負載為感性高阻,則選擇輸出負載為容性低阻的濾波器;ruguoshijifuzaiweirongxingdizu,zexuanzeshuchufuzaiweiganxinggaozudelvboqi。tongyang,duiyulvboqideshuruzukanghedianwangyuanzukang,yeyinggaianzhaozukangshipeiyuanzelaixuanzelvboqi。
由式1.4可知,Zo與Rl相差越大,ρ就越大,端口產生的反射也就越大。對被控製的幹擾信號,當EMI濾波器兩端阻抗都處於失配狀態時,EMI信號會在它的輸入和輸出端口產生很強的反射。這樣一來,濾波器對EMI信號的衰減,等於濾波器的固有插入損耗加上反射損耗。在EMI濾波器的實際使用中,可用阻抗失配來實現對EMI信號更加有效抑製。這就是為什麼選用EMI濾波器時,一定要仔細分析其端口阻抗的正確搭配,使產生盡可能大的反射,達到對EMI信號的有效控製的原因。
EMI濾波器對EMI信號的抑製能力不僅取決於濾波器在50Ω係統內測得的插入損耗,還取決於濾波網絡與EMI信號源和負載的正確端接。所以,在選用濾波器時,要特別注意EMI濾波器上標牌內容,看其是否準確標出濾波網絡的參數和網絡結構。顯然,那種既不提供網絡參數,又沒有給出網絡結構的EMI濾波器,給正確端接和優化應用帶來了麻煩。
另外,有的EMI濾lv波bo器qi標biao牌pai標biao明ming電dian源yuan和he負fu載zai端duan接jie,這zhe可ke能neng是shi為wei了le某mou特te定ding電dian子zi設she備bei所suo設she置zhi,沒mei有you普pu遍bian意yi義yi,最zui多duo也ye隻zhi能neng是shi製zhi造zao廠chang商shang的de建jian議yi端duan接jie方fang法fa之zhi一yi。應ying用yongEMI濾波器,要具體分析EMI濾波器的網絡結構和接入電路的等效阻抗,按照以上阻抗搭配原則進行端接才能正確達到預期目的。
從上述我們了解到,在選購的同時我們須知額定電壓、額定電流、插入損耗等相關方麵。現今的電子產品都以符合小型化、高性能、高精度、高信賴度、及高反應度等為目標,使得電路組件的分布密度過高、電(dian)路(lu)的(de)體(ti)積(ji)大(da)大(da)的(de)縮(suo)小(xiao),然(ran)而(er)電(dian)路(lu)便(bian)得(de)越(yue)精(jing)巧(qiao),則(ze)會(hui)有(you)更(geng)多(duo)的(de)組(zu)件(jian)擠(ji)在(zai)很(hen)小(xiao)的(de)空(kong)間(jian)當(dang)中(zhong),增(zeng)加(jia)了(le)幹(gan)擾(rao)的(de)機(ji)會(hui),其(qi)中(zhong)以(yi)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)及(ji)噪(zao)聲(sheng)最(zui)令(ling)人(ren)感(gan)到(dao)困(kun)擾(rao)。電(dian)源(yuan)濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)出(chu)現(xian)就(jiu)解(jie)決(jue)了(le)這(zhe)個(ge)困(kun)擾(rao)。
以上內容轉載自安規與電磁兼容網微信公眾號。
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