第5讲干扰滤波技术05

1、第第5 5讲讲 干扰滤波技术干扰滤波技术电磁兼容基础电磁兼容基础Agendap 滤波器的作用及分类滤波器的作用及分类p 滤波器的特性滤波器的特性p 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性p 正确使用滤波器正确使用滤波器p 共模和差模电流共模和差模电流1 滤波器的作用及分类滤波器的作用及分类VICMICMVICMIDM1 滤波器的作用及分类滤波器的作用及分类p 共模共模/ /差模干扰的产生差模干扰的产生（1）50Hz的奇次谐波（的奇次谐波（1、3、5、7 ）（2）开关频率的基频和谐波（）开关频率的基频和谐波（1MHz以下差模为主，以下差模为主，1MHz以上共模为主）以上共模为主）p 开关电源噪

2、声开关电源噪声1 滤波器的作用及分类滤波器的作用及分类切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽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。共同构成完善的干扰防护。信号滤波器信号滤波器电源滤波器电源滤波器1 滤波器的作用及分类滤波器的作用及分类p 滤波器的作用滤波器的作用衰减衰减衰减衰减低通带通高通带阻3dB截止频率1 滤波器的作用及分类滤波器的作用及分类p 干扰滤波器的种类干扰滤波器的种类CTL反p 低通滤波器类型低通滤波器类型1 滤波器的作用及分类滤波器的作用及分类p 插入损耗插入损耗p 频率特性频率特性p 阻抗特性阻抗特性p 额定电流额定电流p 额定电压额定电压p

3、安全性能安全性能p 可靠性可靠性2 滤波器的特性滤波器的特性p 插入损耗的估算插入损耗的估算2 滤波器的特性滤波器的特性IL = 20 lg（U20 / U2）dBFco = 1/(2 Rp C)ZLZs、ZL并联并联CIL = 20 lg( CRp)ILIL = 20 lg( L/Rs)Fco = Rs/(2 L）Zs、ZL串联串联ZsLZsZLp 插入损耗的估算插入损耗的估算2 滤波器的特性滤波器的特性20406080100 fc 10fc 100fc 1000fc 5阶阶 4阶阶 3阶阶 2阶阶 1阶阶20N/十倍频程十倍频程6N/倍频程倍频程插入损耗插入损耗dBp电路与插入损耗的关系电

4、路与插入损耗的关系2 滤波器的特性滤波器的特性思考：思考：1 1、有用信号的频率为、有用信号的频率为1050MHz1050MHz，干扰的频，干扰的频率为率为100MHz100MHz，若需要将干扰抑制，若需要将干扰抑制20dB20dB，则需，则需滤波器的阶数至少为几阶？滤波器的阶数至少为几阶？2 2、有用信号的频率为、有用信号的频率为10MHz10MHz以下，干扰的频以下，干扰的频率为率为100MHz100MHz，若需要将干扰抑制，若需要将干扰抑制60dB60dB，则需，则需滤波器的阶数至少为几阶？滤波器的阶数至少为几阶？ 2 滤波器的特性滤波器的特性50 100欲衰减欲衰减20dB4 6=24

5、 20至少至少4阶滤波器阶滤波器10 1001 20 = 201阶滤波器就可以了阶滤波器就可以了为了保险，可用为了保险，可用2阶阶欲衰减欲衰减20dBL、C的数值决定截止频率的数值决定截止频率阶数决定过渡带的陡度阶数决定过渡带的陡度p 确定滤波器阶数确定滤波器阶数2 滤波器的特性滤波器的特性 源阻抗源阻抗 电路结构电路结构 负载阻抗负载阻抗 高高 C、 、多级、多级 高高 高高 、多级、多级 低低 低低 反反 、多级反、多级反 高高 低低 L、多级、多级L、T 低低 规律：电容对高阻，电感对低阻规律：电容对高阻，电感对低阻p 根据阻抗选用滤波电路根据阻抗选用滤波电路2 滤波器的特性滤波器的特性

6、 实际选择靠试验实际选择靠试验ZC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 F 1.7 0.1 F 4 0.01F 12.6 3300 pF 19.3 1100 pF 33 680 pF 42.5 330 pF 60实际电容1/2 LCCLp 实际电容器的特性实际电容器的特性3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性思考：思考：3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性 当电容滤波网络不能有效地抑制干扰时，当电容滤波网络不能有效地抑制干扰时，可以用更大的电容来试，同时，为了方便，可以用更大的电容来试，同时，为了方便，电容的引线保留得很长。电容的引线保留得很长。

7、 这样做的结果是什么？是否合适？这样做的结果是什么？是否合适？125-6020-3090-300Y5V30% C0.15-0.150-55COG% C5-150-55125-10-5X7R% Cp 温度对陶瓷电容容量的影响温度对陶瓷电容容量的影响3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性COGX7RY5V200-20-40-60-800 20 40 60 80 100 %额定电压（额定电压（Vdc）% Cp 电压对陶瓷电容容量的影响电压对陶瓷电容容量的影响3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性衰减电容并联 LC并联 电感并联小电容小电容大电容大电容并联电容并联电容频率大容量小容量p 克

8、服电容非理想性的方法克服电容非理想性的方法3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性这样做是这样做是否能解决否能解决全部问题？全部问题？引线电感与电容引线电感与电容一起构成了一个一起构成了一个T形低通滤波器形低通滤波器在引线上安装两在引线上安装两个磁珠滤波效果个磁珠滤波效果更好更好地线电感起地线电感起着不良作用着不良作用三端电容三端电容普通电容普通电容 30 70 1GHz206040p 三端电容器的原理三端电容器的原理3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性p 三端电容器的原理三端电容器的原理3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性接地点要求：接地点要求：1 干净地干净地2 与机箱

9、或其它较大与机箱或其它较大 的金属件的金属件搭接搭接p 三端电容的正确使用三端电容的正确使用3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性寄生电容造成输入寄生电容造成输入端、输出端耦合端、输出端耦合接地电感造成旁接地电感造成旁路效果下降路效果下降p 三端电容器的不足三端电容器的不足3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性金属板隔离输入金属板隔离输入输出端输出端一周接地一周接地电感很小电感很小p 穿心电容更胜一筹穿心电容更胜一筹3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性p 穿心电容更胜一筹穿心电容更胜一筹3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性插入损耗插入损耗频率频率1GHz普通电容普通

10、电容理想电容理想电容穿心电容穿心电容p 穿心电容的插入损耗穿心电容的插入损耗3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性 电感量 （H） 谐振频率 (MHZ) 3.4 45 8.8 28 68 5.7 125 2.6 500 1.2 绕在铁粉芯上的电感ZL理想电感实际电感f1/2 LCLCp 实际电感器的特性实际电感器的特性3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性每圈之间的电容每圈之间的电容 CTT导线与磁芯之间的电容导线与磁芯之间的电容CTC磁芯为导体时，磁芯为导体时，CTC为主要因素，为主要因素，磁芯为非导体时，磁芯为非导体时，CTT为主要因素。为主要因素。p 电感寄生电容的来源电感寄

11、生电容的来源3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性铁粉芯铁粉芯 C = 4.28pf C = 3.48pf 19% 铁氧体铁氧体 C = 49pf C = 51pf 4%（锰锌）（锰锌）p 磁芯对电感寄生电容的影响磁芯对电感寄生电容的影响3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性然后：然后：起始端与终止端远离（夹角大于起始端与终止端远离（夹角大于40度）度）尽量单层绕制，并增加匝间距离尽量单层绕制，并增加匝间距离多层绕制时，多层绕制时， 采用采用“渐进渐进”方式绕，不要来回绕方式绕，不要来回绕1. 分组绕制分组绕制 （要求高时，用大电感和小电感串联起（要求高时，用大电感和小电感串联起来

12、使用）来使用）如果磁芯是导体，首先：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用介电常数低的材料增加绕组导体与磁芯之间的距离p 减小电感寄生电容的方法减小电感寄生电容的方法3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性铁粉磁芯：铁粉磁芯：不易饱和、导磁率低，不易饱和、导磁率低，作差模扼流圈的磁芯作差模扼流圈的磁芯铁氧体：铁氧体：最常用最常用锰锌锰锌镍锌镍锌超微晶：超微晶： r 10000，做大电感量共模扼流圈的磁心，做大电感量共模扼流圈的磁心p 电感磁芯的选用电感磁芯的选用3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性共模扼流圈中的负载电流产生的磁场相互抵销，共模扼流圈中

13、的负载电流产生的磁场相互抵销，因此磁芯不会饱和。因此磁芯不会饱和。有意增加漏磁，有意增加漏磁，利用差模电感利用差模电感p 共模扼流圈共模扼流圈3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性SD1D2饱和电流：饱和电流： Imax = Bmax S (D1-D2)/2L电感量：电感量： L （nH）= 0.2 N2 r S(mm) ln (D1/D2)电感量电感量厂家手册给出厂家手册给出 厂家经常给出每匝的电感量厂家经常给出每匝的电感量“AL”，则，则 L （nH）= AL N2 p 电感量与饱和电流的计算电感量与饱和电流的计算3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性线路板地线面线路板地线面上

14、面上面底面底面p 线路板上使用馈通滤波器线路板上使用馈通滤波器4 滤波及处理方法滤波及处理方法 必须安装在金属板上，并在一周接地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最好焊接，螺纹安装时要使用带齿垫片 焊接时间不能过长焊接时间不能过长 上紧螺纹时扭矩不能过大上紧螺纹时扭矩不能过大p 馈通滤波器使用注意事项馈通滤波器使用注意事项4 滤波及处理方法滤波及处理方法板上滤波器板上滤波器无屏蔽的场合无屏蔽的场合滤波器靠近被滤波滤波器靠近被滤波导线的靠近器件或导线的靠近器件或线路板一端。线路板一端。有屏蔽的场合：在屏蔽界面上有屏蔽的场合：在屏蔽界面上p 信号滤波器的安装位置信

15、号滤波器的安装位置4 滤波及处理方法滤波及处理方法面板滤波器面板滤波器滤波器要并排安装滤波器要并排安装线路板的干净地与金属机线路板的干净地与金属机箱或大金属板紧密搭接箱或大金属板紧密搭接为滤波设置干净地为滤波设置干净地在接口处设置档板在接口处设置档板滤波器靠近接口滤波器靠近接口p 板上滤波器的注意事项板上滤波器的注意事项4 滤波及处理方法滤波及处理方法容量适当的瓷片电容或独石电容，引线尽量短容量适当的瓷片电容或独石电容，引线尽量短p 面板上滤波的简易（临时）方法面板上滤波的简易（临时）方法4 滤波及处理方法滤波及处理方法屏蔽盒屏蔽盒馈通滤波器馈通滤波器连接器连接器滤波连接器滤波连接器虽然是最佳

16、虽然是最佳选择，但是选择，但是当空间允许当空间允许时，也可以时，也可以这样：这样：p 电缆滤波的方法电缆滤波的方法4 滤波及处理方法滤波及处理方法滤波电路可以按照需要设计，滤波电路可以按照需要设计，但是至少有一级馈通滤波器但是至少有一级馈通滤波器连接器按照需要选择，也可以是引线连接器按照需要选择，也可以是引线锡焊，保证完全隔离锡焊，保证完全隔离p 自制面板滤波器自制面板滤波器4 滤波及处理方法滤波及处理方法要求：要求：低阻抗低阻抗p 面板安装滤波器注意事项面板安装滤波器注意事项4 滤波及处理方法滤波及处理方法滤波器与面板之滤波器与面板之间必须使用电磁间必须使用电磁密封衬垫！密封衬垫！滤波器接地

17、阻抗滤波器接地阻抗预期干扰电流路径预期干扰电流路径实际干扰电流路径实际干扰电流路径对接地没有把握对接地没有把握时，避免使用时，避免使用 形滤波器！形滤波器！p 使用使用 形滤波器的注意事项形滤波器的注意事项4 滤波及处理方法滤波及处理方法共模扼流圈共模扼流圈差模电容差模电容共模电容共模电容共模滤波电容受到漏电流的限制共模滤波电容受到漏电流的限制p 电源线滤波器的基本电路电源线滤波器的基本电路4 滤波及处理方法滤波及处理方法PCB滤波器滤波器滤波器滤波器输入线过长输入线过长输入、输出耦合输入、输出耦合PCBp 电源线滤波器的错误安装电源线滤波器的错误安装4 滤波及处理方法滤波及处理方法滤波器滤波器绝缘漆绝缘漆PCB滤波器通过细线接地，高频效果很差！滤波器通过细线接地，高频效果很差！接地线接地线p 电源线滤波器的错误安装电源线滤波器