EMI滤波器在电源适配器中的应用
发布时间:2023-02-10 09:03:16 浏览次数:710 作者:admin 返回列表

电磁干扰滤波器亦称EMI滤波器,它能有效地抑制电网噪声,提高电源适配器及其他电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性,可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源适配器、测控系统等领域。

电网噪声是电磁干扰的一种,它属于射频干扰(RFI),其传导噪声的频谱大致为10KHz~30MHz,最高可达150MHz。根据传播方向的不同,电网噪声可分为两大类:一类是从电源进线引入的外界干扰;另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。这表明它属于双向干扰信号,电源适配器既是噪声干扰对象,又是一个噪声源。若从形成特点看,电源适配器的噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。串模干扰就是两条电源线之间(简称线对线)的噪声;共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。因此,电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性(EMC)的要求,也必须是双向射频滤波器,一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰,另一方面还能避免电源适配器本身向外部发出的噪声干扰,以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。此外,电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。

为了减小体积和降低成本,开关电源适配器一般采用简易式单级EMI滤波器,主要包括共模扼流圈和滤波电容。典型电路如下图所示,以图c)为例,L、C1和C2用来滤除共模干扰,C3和C4滤除串模干扰。当出现共模干扰时,由于L中两个线圈的磁通方向相同,经过耦合后总电感量迅速增大,因此对共模信号呈现很大的感抗,使之不容易通过,故称作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上。R为泄放电阻,可将C3上积累的电荷泄放掉,避免因电荷积累而影响滤波特性,断电后还能使电源的进线端L、N不带电,保证使用的安全性。

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EMI滤波器能有效抑制开关电源适配器的电磁干扰。下图中曲线a为不加EMI滤波器时开关电源适配器上0.15MHz~30MHz传导噪声的波形(即电磁干扰峰值包络线)。曲线 b是插入d)图EMI滤波器后的波形,它能将电磁干扰衰减50分贝(Uv)~70分贝(uV)。显然,这种EMI滤波器的效果更佳。

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插入损耗是EMI滤波器的重要参数。它是评价电磁干扰滤波器性能优劣的主要指标。设置电磁干扰滤波器插入前后传输到负载上的噪声电压分别为U1和U2,计算公式是20lgU1/U2。插入损耗用分贝dB表示,分贝值愈大,说明抑制噪声干扰的能力愈强。测量插入损耗的电路如上图所示。e是噪声信号发生器,Zi是信号源的内部阻抗,ZL是负载阻抗,一般取50欧姆。噪声频率范围可选10KHz~30MHz。首先要在不同频率下分别测出插入EMI滤波器前后负载两端的噪声压降U1、U2,再代入公式20lgU1/U2计算出每个频点的插入损耗值,最后汇出插入损耗曲线。需要指出,上述测试方法比较繁琐,每次都要拆装开关电源适配器上的EMI滤波器。为此可用电子开关对两种测试电路进行快速切换。

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