电磁兼容讲义-滤波及瞬态干扰抑制

9滤波及瞬态干扰抑制主要内容9.19.29.39.49.5干扰滤波在EMC设计中作用差模干扰和共模干扰常用滤波电路怎样制作有效的滤波器正确使用滤波器9.69.7瞬态干扰瞬态干扰抑制9.1干扰滤波在EMC设计中作用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。满足电源线干扰发射和抗扰度要求9.1干扰滤波在EMC设计中作用满足抗扰度及设备辐射发射要求信号线滤波器干扰源9.1干扰滤波在EMC设计中作用信号滤波器输入和输出阻抗已知；在衰减带外干扰的同时，保证通带内具有极低的插入损耗。EMI滤波器期望的工作频带宽端接阻抗的变化范围大关心的是对外界干扰信号的抑制能力加载电流影响插入损耗插入损耗难以进行精确的分析和计算！9.1干扰滤波在EMC设计中作用主要内容9.19.29.39.49.5干扰滤波在EMC设计中作用差模干扰和共模干扰常用滤波电路怎样制作有效的滤波器正确使用滤波器9.69.7瞬态干扰瞬态干扰抑制9.2差模干扰和共模干扰差模干扰：产生在信号线与返回线之间，由其它设备产生共模干扰：产生在地线与信号线和返回线之间，输电线拾取辐射噪声电源负载差模共模9.2差模干扰和共模干扰差模干扰的抑制：共模干扰的抑制：采用共模扼流圈电源负载9.2差模干扰和共模干扰电感线圈绕成共模扼流圈的形式，用以抑制共模干扰;C1和C2用以消除共模干扰；C3和C4用以滤除差模干扰；由上述可知：滤波器必须良好接地!!P’E共模扼流圈线间电容器PNN’C1C2C3C4共模/差模干扰的产生VVICMICMICMIDM9.2差模干扰和共模干扰开关电源噪声

50Hz的奇次谐波（1、3、5、7）

开关频率的基频和谐波（1MHz以下差模为主，1MHz以上共模为主）9.2差模干扰和共模干扰主要内容9.19.29.39.49.5干扰滤波在EMC设计中作用差模干扰和共模干扰常用滤波电路怎样制作有效的滤波器正确使用滤波器9.69.7瞬态干扰瞬态干扰抑制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9.3常用滤波电路低通滤波器类型C

TL反

9.3常用滤波电路主要内容9.19.29.39.49.5干扰滤波在EMC设计中作用差模干扰和共模干扰常用滤波电路怎样制作有效的滤波器正确使用滤波器9.69.7瞬态干扰瞬态干扰抑制电路与插入损耗的关系20406080100fc10fc100fc1000fc5阶4阶

3阶

2阶

1阶20N/十倍频程6N/倍频程插入损耗dB9.4怎样制作有效的滤波器确定滤波器阶数50100欲衰减20dB46=2420至少4阶滤波器10100120=201阶滤波器就可以了为了保险，可用2阶欲衰减20dBL、C的数值决定截止频率阶数决定过渡带的陡度9.4怎样制作有效的滤波器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9.4怎样制作有效的滤波器插入损耗的估算Fco=1/(2RpC)ZL~Zs、ZL并联CIL=20lg(CRp)ILIL=20lg(L/Rs)Fco=Rs/(2L）Zs、ZL串联~ZsLZsZL9.4怎样制作有效的滤波器器件参数的确定LCRRL=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。9.4怎样制作有效的滤波器实际电容器的特性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

3300pF19.31100pF33680pF42.5330pF601/2LCCL9.4怎样制作有效的滤波器表面贴装电容的阻抗特性9.4怎样制作有效的滤波器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%C9.4怎样制作有效的滤波器电压对陶瓷电容容量的影响COGX7RY5V200-20-40-60-80020406080100

%额定电压（Vdc）%C9.4怎样制作有效的滤波器实际电感器的特性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1/2LCLC9.4怎样制作有效的滤波器电感寄生电容的来源每圈之间的电容CTT导线与磁芯之间的电容CTC磁芯为导体时，CTC为主要因素，磁芯为非导体时，CTT为主要因素。9.4怎样制作有效的滤波器克服电容非理想性的方法衰减电容并联LC并联

电感并联小电容大电容并联电容频率大容量小容量9.4怎样制作有效的滤波器三端电容器的原理引线电感与电容一起构成了一个T形低通滤波器在引线上安装两个磁珠滤波效果更好地线电感起着不良作用三端电容普通电容3070

1GHz2060409.4怎样制作有效的滤波器三端电容的正确使用接地点要求：1干净地2与机箱或其它较大的金属件射频搭接

9.4怎样制作有效的滤波器三端电容器的不足寄生电容造成输入端、输出端耦合接地电感造成旁路效果下降9.4怎样制作有效的滤波器穿心电容更胜一筹金属板隔离输入输出端一周接地电感很小9.4怎样制作有效的滤波器穿心电容的插入损耗插入损耗频率1GHz普通电容理想电容穿心电容9.4怎样制作有效的滤波器穿心电容、馈通滤波器以穿心电容为基础的馈通滤波器广泛应用于RF滤波9.4怎样制作有效的滤波器馈通滤波器使用注意事项

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焊接时间不能过长上紧螺纹时扭矩不能过大9.4怎样制作有效的滤波器线路板上使用馈通滤波器线路板地线面上面底面9.4怎样制作有效的滤波器磁芯对电感寄生电容的影响铁粉芯C=4.28pfC=3.48pf19%铁氧体（锰锌）C=51pfC=49pf4%9.4怎样制作有效的滤波器减小电感寄生电容的方法然后：起始端与终止端远离（夹角大于40度）尽量单层绕制，并增加匝间距离多层绕制时，采用“渐进”方式绕，不要来回绕分组绕制（要求高时，用大电感和小电感串联起来使用）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9.4怎样制作有效的滤波器共模扼流圈共模扼流圈中的负载电流产生的磁场相互抵销，因此磁芯不会饱和。9.4怎样制作有效的滤波器电感磁芯的选用铁粉磁芯：不易饱和、导磁率低，作差模扼流圈的磁芯铁氧体：最常用锰锌：

r=500~10000，R=0.1~100m镍锌：

r=10~100，R=1k~1Mm超微晶：

r>10000，做大电感量共模扼流圈的磁心9.4怎样制作有效的滤波器干扰抑制用铁氧体Z=jL+R

RZLR(f)1MHz10MHz100MHz1000MHz9.4怎样制作有效的滤波器铁氧体磁环使用方面的一些问题

110100100012545001250600300个30个0.11101001000½匝1½匝

无偏置有偏置9.4怎样制作有效的滤波器低通滤波器对脉冲信号的影响9.4怎样制作有效的滤波器主要内容9.19.29.39.49.5干扰滤波在EMC设计中作用差模干扰和共模干扰常用滤波电路怎样制作有效的滤波器正确使用滤波器9.69.7瞬态干扰瞬态干扰抑制信号滤波器的安装位置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9.5正确使用滤波器面板上滤波的简易（临时）方法容量适当的瓷片电容或独石电容，引线尽量短9.5正确使用滤波器电缆滤波的方法屏蔽盒馈通滤波器连接器9.5正确使用滤波器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9.5正确使用滤波器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！9.5正确使用滤波器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9.5正确使用滤波器电源线滤波器的基本电路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9.5正确使用滤波器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9.5正确使用滤波器高频滤波性能的重要性滤波器高频性能差滤波器高频性能好无滤波9.5正确使用滤波器改善滤波器高频特性的方法或精心绕制或多个电感串联9.5正确使用滤波器端接阻抗对滤波性能影响－注意插入增益问题0-1050/50100/0.1或0.1/100频率插入损耗9.5正确使用滤波器加载对滤波性能影响－滤波器性能测试9.5正确使用滤波器选择滤波器的保险方法滤波器~0.1

100

滤波器~0.1

100

0衰减50

条件下的插入损耗0.1/100

条件下的插入损耗插入损耗增益会暴露出来9.5正确使用滤波器滤波器安装在线路板的问题机箱内干扰电源线泄漏严重9.5正确使用滤波器线路板上滤波的改进方法机箱内干扰被滤波器挡住被滤波器旁路掉面板滤波器电源线无泄漏9.5正确使用滤波器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PCB9.5正确使用滤波器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9.5正确使用滤波器滤波器的正确安装滤波器PCB电源9.5正确使用滤波器屏蔽对滤波器性能的影响衰减(dB)010203040506070800.11101001,000MHz4.7nF的三端电容器安装在无屏蔽的PCB板上安装在屏蔽壳体接口处9.5正确使用滤波器端接处安装铁氧体9.5正确使用滤波器主要内容9.19.29.39.49.5干扰滤波在EMC设计中作用差模干扰和共模干扰常用滤波电路怎样制作有效的滤波器正确使用滤波器9.69.7瞬态干扰瞬态干扰抑制瞬态干扰对设备的威胁电快速脉冲浪涌静电放电静电放电电源端口信号端口浪涌电快速脉冲静电放电9.6瞬态干扰感性负载断开时产生的干扰20－200VdctVLI0VdcVLt电源回路中的电流（电压）C对应的EMC实验：EFT特点：脉冲串9.6瞬态干扰浪涌产生的原因一般小于75kA最大可达300kAI导体周围产生强磁场对应EMC实验：浪涌特点：能量大9.6瞬态干扰静电放电现象＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋放电电流I1ns100nsIt对应EMC实验：ESD特点：频率范围宽9.6瞬态干扰瞬态干扰的频谱A0.5A

2A1/

1/tr时间频率瞬态类型tr1/1/trA2AEFT5ns50ns6.4MHz64MHz4kV0.4V/MHzESD1ns30ns10MHz320MHz30A1.8A/MHz浪涌1.2s50s6.3kHz265kHz4kV0.4V/MHz9.6瞬态干扰主要内容9.19.29.39.49.5干扰滤波在EMC设计中作用差模干扰和共模干扰常用滤波电路怎样制作有效的滤波器正确使用滤波器9.69.7瞬态干扰瞬态干扰抑制消除感性负载干扰RRCLLLRL9.7瞬态干扰抑制阻尼电路参数确定R:越大，开关闭合时限流作用越好越小，开关断开时反充电压越小V/Ia<R<RL折衷9.7瞬态干扰抑制瞬态干扰抑制原理分压法：正温度系数电阻电阻电感电容分流法：负温度系数电阻（压敏电阻）瞬态抑制二极管气体放电管低通滤波器：截止频率小于1/

9.7瞬态干扰抑制低通滤波器对瞬态干扰的作用fILf+fCOfCOAf输入脉冲频谱滤波器特性输出脉冲频谱2A

2A

9.7瞬态干扰抑制Fco>1/

VOUT=VP(f)f1=2VIN

/=2VIN

/输出脉冲的幅度略有降低fcoVINVOUT

9.7瞬态干扰抑制低通滤波器对瞬态干扰的抑制VOUT/VIN-10-20-30-40

fCO1/2

0.10.010.0010Fco<1/

9.7瞬态干扰抑制瞬态干扰抑制器件浪涌电压压敏电阻瞬态抑制二极管气体放电管2205001000钳位不紧电流容量不大有跟随电流9.7瞬态干扰抑制气体放电管的跟随电流跟随电流寄生电容小电流容量大不可用在直流的场合！9.7瞬态干扰抑制放电管与压敏电阻组合优点：没有跟随电流没有漏电流钳位电压低用低通滤波器消除9.7瞬态干扰抑制作用在开关电源上的浪涌开关电源等效