中心論題：

• EMI濾波器的構造原理
  、基本電路及典型應用
• EMI濾波器在開關電源中的應用
• EMI濾波器的主要技術參數及測量插入損耗的方法

解決方案：

• 采用兩級濾波
  ，抑製串模
  、共模幹擾
• 單片開關電源采用簡易式單級EMI濾波器
• 逐點測出插入損耗
  
  ，繪出插入損耗曲線
• 用電子開關對兩種測試電路進行快速切換

 
隨著電子設備
、計算機與家用電器的大量湧現和廣泛普及，電網噪聲幹擾日益嚴重並形成一種公害。特別是瞬態噪聲幹擾，其上升速度快、持續時間短
、電壓振幅度高(幾百伏至幾千伏)、隨機性強
，對微機和數字電路易產生嚴重幹擾，常使人防不勝防，這已引起國內外電子界的高度重視。

電磁幹擾濾波器(EMI Filter)是(shi)近(jin)年(nian)來(lai)被(bei)推(tui)廣(guang)應(ying)用(yong)的(de)一(yi)種(zhong)新(xin)型(xing)組(zu)合(he)器(qi)件(jian)。它(ta)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)抑(yi)製(zhi)電(dian)網(wang)噪(zao)聲(sheng)，提(ti)高(gao)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)及(ji)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，可(ke)廣(guang)泛(fan)用(yong)於(yu)電(dian)子(zi)測(ce)量(liang)儀(yi)器(qi)
、計算機機房設備、開關電源、測控係統等領域。
 
電磁幹擾濾波器的構造原理及應用
a.構造原理
電源噪聲是電磁幹擾的一種，其傳導噪聲的頻譜大致為10kHz~30MHz
，最高可達150MHz。根據傳播方向的不同，電源噪聲可分為兩大類：yileishicongdianyuanjinxianyinrudewaijieganrao，lingyileishiyoudianzishebeichanshengbingjingdianyuanxianchuandaochuqudezaosheng。zhebiaomingzaoshengshuyushuangxiangganraoxinhao，dianzishebeijishizaoshengganraodeduixiang，youshiyigezaoshengyuan。ruocongxingchengtediankan，zaoshengganraofenchuanmoganraoyugongmoganraoliangzhong。chuanmoganraoshiliangtiaodianyuanxianzhijian(簡稱線對線)的噪聲，共模幹擾則是兩條電源線對大地(簡稱線對地)的噪聲。因此，電磁幹擾濾波器應符合電磁兼容性(EMC)的(de)要(yao)求(qiu)，也(ye)必(bi)須(xu)是(shi)雙(shuang)向(xiang)射(she)頻(pin)濾(lv)波(bo)器(qi)，一(yi)方(fang)麵(mian)要(yao)濾(lv)除(chu)從(cong)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)線(xian)上(shang)引(yin)入(ru)的(de)外(wai)部(bu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)還(hai)能(neng)避(bi)免(mian)本(ben)身(shen)設(she)備(bei)向(xiang)外(wai)部(bu)發(fa)出(chu)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)
，以(yi)免(mian)影(ying)響(xiang)同(tong)一(yi)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)下(xia)其(qi)他(ta)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。此(ci)外(wai)
，電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)濾(lv)波(bo)器(qi)應(ying)對(dui)串(chuan)模(mo)、共模幹擾都起到抑製作用。

b.基本電路及典型應用
電磁幹擾濾波器的基本電路如圖1所示。

該五端器件有兩個輸入端
、兩個輸出端和一個接地端，使用時外殼應接通大地。電路中包括共模扼流圈(亦稱共模電感)L
、濾波電容C1~C4。Ｌ對dui串chuan模mo幹gan擾rao不bu起qi作zuo用yong，但dan當dang出chu現xian共gong模mo幹gan擾rao時shi，由you於yu兩liang個ge線xian圈quan的de磁ci通tong方fang向xiang相xiang同tong，經jing過guo耦ou合he後hou總zong電dian感gan量liang迅xun速su增zeng大da，因yin此ci對dui共gong模mo信xin號hao呈cheng現xian很hen大da的de感gan抗kang，使shi之zhi不bu易yi通tong過guo，故gu稱cheng作zuo共gong模mo扼e流liu圈quan。它ta的de兩liang個ge線xian圈quan分fen別bie繞rao在zai低di損sun耗hao、高導磁率的鐵氧體磁環上，當有電流通過時，兩個線圈上的磁場就會互相加強。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關
，參見表1。

需(xu)要(yao)指(zhi)出(chu)
，當(dang)額(e)定(ding)電(dian)流(liu)較(jiao)大(da)時(shi)

，共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)的(de)線(xian)徑(jing)也(ye)要(yao)相(xiang)應(ying)增(zeng)大(da)，以(yi)便(bian)能(neng)承(cheng)受(shou)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)流(liu)。此(ci)外(wai)，適(shi)當(dang)增(zeng)加(jia)電(dian)感(gan)量(liang)，可(ke)改(gai)善(shan)低(di)頻(pin)衰(shuai)減(jian)特(te)性(xing)。C1和C2采用薄膜電容器
，容量範圍大致是0.01Μf~0.47μF，主要用來濾除串模幹擾。C3和C4跨接在輸出端，並將電容器的中點接地，能有效地抑製共模幹擾。C3和C4亦可並聯在輸入端，仍選用陶瓷電容
，容量範圍是2200Pf~0.1μF。為減小漏電流，電容量不得超過0.1μF，並且電容器中點應與大地接通。C1~C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。圖2示出一種兩級複合式EMI濾波器的內部電路，由於采用兩級(亦稱兩節)濾lv波bo，因yin此ci濾lv除chu噪zao聲sheng的de效xiao果guo更geng佳jia。針zhen對dui某mou些xie用yong戶hu現xian場chang存cun在zai重zhong複fu頻pin率lv為wei幾ji千qian赫he茲zi的de快kuai速su瞬shun態tai群qun脈mai衝chong幹gan擾rao的de問wen題ti，國guo內nei外wai還hai開kai發fa出chu群qun脈mai衝chong濾lv波bo器qi(亦稱群脈衝對抗器)
，能對上述幹擾起到抑製作用。
 
EMI濾波器在開關電源中的應用
為減小體積
、降低成本，單片開關電源一般采用簡易式單級EMI濾波器
，典型電路如圖3所示

圖(a)與圖(b)中的電容器C能濾除串模幹擾，區別僅是圖(a)將C接在輸入端， 圖(b)則接到輸出端。圖(c)、(d)所示電路較複雜
，抑製幹擾的效果更佳。圖(c)中的L、C1和C2用來濾除共模幹擾，C3和C4濾除串模幹擾。R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電後還能使電源的進線端L、N不帶電，保證使用的安全性。圖(d)則是把共模幹擾濾波電容C3和C4接在輸出端。
EMI濾波器能有效抑製單片開關電源的電磁幹擾。圖4中曲線a為不加EMI濾波器時開關電源上0.15MHz~30MHz傳導噪聲的波形(即電磁幹擾峰值包絡線)。曲線b是插入如圖3(d)所示EMI濾波器後的波形，能將電磁幹擾衰減50dBμV~70dBμV。顯然，這種EMI濾波器的效果更佳。
 

EMI濾波器的技術參數及測試方法
a.主要技術參數
EMI濾波器的主要技術參數有：額定電壓、額定電流、漏電流、測試電壓、絕緣電阻、直流電阻
、使用溫度範圍
、工作溫升Tr
、插入損耗AdB、外形尺寸
、重量等。上述參數中最重要的是插入損耗(亦稱插入衰減)，它是評價電磁幹擾濾波器性能優劣的主要指標。
插入損耗(AdB)是頻率的函數
，用dB表示。設電磁幹擾濾波器插入前後傳輸到負載上的噪聲功率分別為P1、P2
，有公式：
AdB=10lg P1/P2(1)
假定負載阻抗在插入前後始終保持不變
，則P1=V12/Z
，P2=V22/Z。式中V1是噪聲源直接加到負載上的電壓
，V2是在噪聲源與負載之間插入電磁幹擾濾波器後負載上的噪聲電壓
，且V2＜＜V1。代入(1)式中得到
AdB=20lg (2)
插入損耗用分貝(dB)表biao示shi，分fen貝bei值zhi愈yu大da

，說shuo明ming抑yi製zhi噪zao聲sheng幹gan擾rao的de能neng力li愈yu強qiang。鑒jian於yu理li論lun計ji算suan比bi較jiao煩fan瑣suo且qie誤wu差cha較jiao大da
，通tong常chang是shi由you生sheng產chan廠chang家jia進jin行xing實shi際ji測ce量liang，根gen據ju噪zao聲sheng頻pin譜pu逐zhu點dian測ce出chu所suo對dui應ying的de插cha入ru損sun耗hao
，然ran後hou繪hui出chu典dian型xing的de插cha入ru損sun耗hao曲qu線xian
，提ti供gong給gei用yong戶hu。

圖5給出一條典型曲線。由圖可見，該產品可將1MHz~30MHz的噪聲電壓衰減65dB。
計算EMI濾波器對地漏電流的公式為
ILD=2πfCVC(3)
式中，ILD為漏電流，f是電網頻率。以圖1為例，f=50Hz，C=C3+C4=4400pF，VC是C3、C4上的壓降，亦即輸出端的對地電壓，可取VC≈220V/2=110V。由(3)式不難算出，此時漏電流ILD=0.15mA。C3和C4若選4700pF，則C=4700pFX2=9400pF
，ILD=0.32mA。顯然，漏電流與C成正比。對漏電流的要求是愈小愈好，這樣安全性高，一般應為幾百微安至幾毫安。在電子醫療設備中對漏電流的要求更為嚴格。
需要指出，額定電流還與環境溫度TA有關。例如國外有的生產廠家給出下述經驗公式：
I=I1(4)
式中
，I1是40°C時的額定電流。舉例說明
，當TA=50℃時，I=0.88I1；而當TA=25℃時，I=1.1511。這表明，額定電流值隨溫度的降低而增大，這是由於散熱條件改善的緣故。
b.測量插入損耗的方法
測量插入損耗的電路如圖6所示。

e是噪聲信號發生器，Zi是信號源的內部阻抗
，ZL是負載阻抗，一般取50Ω。噪聲頻率範圍可選10kHz~30MHz。首先要在不同頻率下分別測出插入前後負載上的噪聲壓降V1
、V2，再代入(2)式中計算出每個頻率點的AdB值，最後繪出插入損耗曲線。需要指出
，上述測試方法比較煩瑣，每次都要拆裝EMI濾波器。為此可用電子開關對兩種測試電路進行快速切換。