第三章 滤波技术

第三章滤波技术2/5/20233.1电磁干扰滤波器滤波技术是抑制电气、电子设备传导电磁干扰，提高其抗干扰度水平的主要手段，也是保证设备整体或局部屏蔽效能的重要辅助措施。信号滤波器电源滤波器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。EMI滤波器属低通滤波器滤波器的作用是仅允许工作必须的信号频率通过，而对工作不必须的信号频率有很大的衰减作用，这样就使产生干扰的机会减为最少。2/5/2023１、ＥＭＩ滤波器的工作原理将无用信号能量在滤波器里消耗掉不让无用信号通过，在系统其他地方消耗掉２、ＥＭＩ滤波器的特点⑴不可能设计出全频段匹配的干扰滤波器⑵干扰源的电平变化幅度大，有可能使干扰滤波器出现饱和效应⑶电磁干扰频带范围宽，难以用集总参数等效电路来模拟⑷对干扰频率有足够的衰减量，但对有用信号的损耗应降低到最小⑸对共模、差模两种干扰都有抑制作用2/5/2023共模和差模电流~~2/5/2023共模/差模干扰的产生VVICMICMICMIDM2/5/20233、ＥＭＩ滤波器的插入损耗及频率特性U1：信号源通过滤波器在负载阻抗上建立的电压U2：不接滤波器时信号源在同一负载负载阻抗上建立的电压Lin：插入损耗（dB）（dB）2/5/2023干扰滤波器的种类衰减衰减衰减衰减低通带通高通带阻3dB截止频率2/5/20234、ＥＭＩ滤波器设计考虑⑴频率特性⑵耐压特性⑶额定电流⑷阻抗特性⑸屏蔽⑹可靠性2/5/20235、ＥＭＩ滤波器安装考虑⑴安装位置⑵输入和输出的配线之间必须屏蔽隔离⑶高频接地⑷搭接方法⑸电源线滤波器的安装2/5/20233.2滤波器的分类及特性3.2.1反射式滤波器：１、低通滤波器：CTL反2/5/2023根据阻抗选用滤波电路源阻抗电路结构负载阻抗高C、、多级高高

、多级低低反、多级反高低L、多级L低规律：电容对高阻，电感对低阻2/5/2023实际电容器的特性ZC实际电容理想电容f引线长1.6mm的陶瓷电容器电容量谐振频率(MHZ)1F1.70.1F40.01F12.6

3300pF19.31100pF33680pF42.5330pF601/2LCCL2/5/2023实际电感器的特性ZL理想电感实际电感f电感量（H）谐振频率

(MHZ)3.4458.828685.7

1252.65001.2绕在铁粉芯上的电感1/2LCLC2/5/2023器件参数的确定LCRR

L=R/2FCC=1/2RFC对于T形（多级T）和形（多级）电路，最外边的电感或电容取L/2和C/2，中间的不变。2/5/2023温度对陶瓷电容容量的影响0.15-0.150-551255-150-55125-10-5COGX7R-6020-3090-300Y5V30%C%C%C

陶瓷电容的容量随着工作电压、电流频率、时间和环境温度等变化，电容器使用的介质介电常数越高，这些参数越不稳定，这是必须注意的。另外，介电常数高的电容器容易发生击穿，在需要做浪涌试验的场合，一定要注意。之所以使用介电常数高的介质，是为了在较小的体积内获得较大的容量。2/5/20232、高通滤波器：可用低通滤波器变换：Ｌ换成Ｃ(1/L)；Ｃ换成Ｌ(1/C)3、带通滤波器与带阻滤波器：为高、低通滤波器的组合4、有源滤波器：采用有源器件组成，可构成有源电感滤波器、有源电压滤波器、对消滤波器。参见图3-12所示。2/5/20233.2.2吸收式滤波器：⑴有损耗滤波器⑵电缆滤波器⑶组合滤波器2/5/20233.2.3滤波连接器：板上滤波器无屏蔽的场合滤波器靠近被滤波导线的靠近器件或线路板一端。有屏蔽的场合：在屏蔽界面上2/5/2023板上滤波器的注意事项滤波器要并排安装线路板的干净地与金属机箱或大金属板紧密搭接为滤波设置干净地在接口处设置档板滤波器靠近接口2/5/2023面板上滤波的简易（临时）方法容量适当的瓷片电容或独石电容，引线尽量短2/5/2023电缆滤波的方法屏蔽盒馈通滤波器连接器滤波连接器虽然是最佳选择，但是当空间允许时，也可以这样：2/5/2023自制面板滤波器滤波电路可以按照需要设计，但是至少有一级馈通滤波器连接器按照需要选择，也可以是引线锡焊，保证完全隔离螺纹盲孔2/5/2023面板安装滤波器注意事项滤波器与面板之间必须使用电磁密封衬垫！2/5/2023金属板隔离输入输出端一周接地电感很小2/5/20233.2.5穿心电容滤波：插入损耗频率1GHz普通电容理想电容穿心电容穿心电容的阻抗接近理想电容，只是在某个频率会出现一个凹陷。2/5/20233.3电源线滤波器共模扼流圈差模电容共模电容共模滤波电容受到漏电流的限制2/5/2023使用形滤波器的注意事项滤波器接地阻抗预期干扰电流路径实际干扰电流路径对接地没有把握时，避免使用形滤波器！2/5/2023电源线滤波器的特性损耗频率理想滤波器特性实际滤波器特性一般产品说明书上给出的数据是50条件下的测试结果。30MHz越来越受到关注2/5/2023或精心绕制或多个电感串联2/5/2023电源线滤波器的错误安装PCB滤波器滤波器输入线过长输入、输出耦合PCB2/5/2023电源线滤波器的错误安装滤波器绝缘漆PCB滤波器通过细线接地，高频效果很差！接地线2/5/2023滤波器的正确安装滤波器PCB

滤波器直接接地尽量短输入、输出线隔离滤波器安装在线路板上时，在电源线入口处增加一只高频共模滤波器电源PCB滤波电路2/5/2023滤波器的理想安装方式如图所示。这种安装中，滤波器的输入和输出分别在机箱金属面板的两侧，直接安装在金属面板上，使接触阻抗最小，并且利用机箱的金属面板将滤波器的输入端和输出端隔离开，防止高频时的耦合。滤波器与机箱面板之间最好安装电磁密封衬垫（在有些应用中，电磁密封衬垫是必须的，否则接触缝隙会产生泄漏）。使用这种安装方式时，滤波器的滤波效果主要取决于滤波器本身的性能，当滤波器本身的性能较差（主要指高频性能），不值得用这种安装方式（因为并不能提高滤波器的滤波效果）。军用设备中经常使用这种安装方式，否则可能不能满足辐射发射的限制。民用设备，虽然电磁兼容标准的要求较松，但是，有些场合对射频泄漏的限制很严格（例如与高灵敏度接收机一起工作的设备），也要采用这种安装方式。TEMPEST设备毫无例外地采用这种滤波方式，因为在这个应用场合，需要滤波的有效频率达到1GHz。这里使用的滤波器内用穿心电容做共模滤波电容，并有良好的内部隔离措施。许多产品为了降低成本，将滤波器直接安装在线路板上。这种方法从直接成本上看有些好处，但是，实际的费效比并不高。因为高频干扰会直接感应到滤波电路上的任何一个部位，使滤波器失效。因此，这种方式往往仅适合于干扰频率很低的场合。2/5/2023低通滤波器对脉冲信号的影响2/5/2023交流电源滤波器解析2/5/2023EMI滤波器能有效抑制单片开关