EMI濾波器

EMI濾波器是指由串聯電抗器和並聯電容器組成的低通濾波電路，其作用是允許設備正常工作時的頻率信號進入設備，而對高頻的干擾信號有較大的阻礙作用。

基本介紹

• 中文名：EMI濾波器
• 外文名：EMI filter
• ：
• ：

簡介

電源線是干擾傳入設備和傳出設備的主要途徑，通過電源線，電網的干擾可以傳入設備，干擾設備的正常工作，同樣設備產生的干擾也可能通過電源線傳到電網上，干擾其他設備的正常工作。必須在設備的電源進線處加入EMI濾波器。

典型結構

低通濾波器

EMI濾波器是一種由電感和電容組成的低通濾波器，它能讓低頻的有用信號順利通過，而對高頻干擾有抑制作用。

EMI濾波器的典型結構圖

EMI濾波器的典型結構如圖所示。

作用

EMI濾波器的作用，主要體現在以下兩個方面：

1、抑制高頻干擾

抑制交流電網中的高頻干擾對設備的影響；

2、抑制設備干擾

抑制設備（尤其是高頻開關電源）對交流電網的干擾。

性能指標

任何一種產品都有它特定的性能指標，或者是客戶所期望的，或者是某些標準所規定的。

EMI濾波器最重要的技術指標是對干擾的抑制能力，常常用所謂的插入損耗（Insertion Loss）來表示，它的定義是：沒有接入濾波器時從干擾源傳輸到負載的功率P1和接入濾波器後從干擾源傳輸到負載的功率P2之比，用分貝（dB）表示。

插損指標

EMI濾波器的插入損耗與濾波網路的網路參量以及源端和負載端的阻抗有關。為避免濾除有用信號, 插損指標須謹慎提出。不論是軍用還是民用EMC標準, 對設備或分系統的電源線傳導干擾電平都有明確的規定, 預估或測試獲得的EMI傳導干擾電平和標準傳導干擾電平之間的差值即所需的EMI濾波器的最小插損。然而, 對不同的單台設備都進行EMC 測試, 而後分析其傳導干擾特性, 設計合乎要求的濾波器, 這在實際工程中顯然是不可能的。事實上, 國家標準中規定了電源濾波器插入損耗的測試方法。在標準測試條件下,一般軍用電源濾波器應滿足10kHz～ 30MHz 範圍內插入損耗30～ 60dB。工程設計人員只需要根據實際情況選擇合適的濾波器。

技術指標

1.在20KHZ～30MHZ有大於50dB的衰減；耐壓線與線1000VDC，線與地500VAC；絕緣抵抗大於200MΩ；IEC氣候等級25/085/21；

2.15A 250VAC 50/60HZ；EMI濾波器在150KHZ～10GHZ有大於70dB衰減；

3.30A 耐壓線與線，線與地均為1000VDC；絕緣抵抗大於150MΩ；

4.50A IEC氣候等級25/085/21。

產品特點

1.主要適用高性能電磁禁止室和其他對電磁干擾要求高的電子設備；

EMI濾波器

2.在很寬頻帶(20KHZ～10GHZ)範圍內具有極高的插入損耗(大於50dB)，極佳的高頻干擾抑制特性；

3.可提供100A以下的電源濾波器；

4.EMI濾波器具有較高的可靠性和性能體積比，較低的價格。

元件選擇

濾波電容

與一般的濾波器不同，EMI濾波器典型結構中電容使用了兩種下標，接於相線和中線之間，稱為差模電容，接於相線或中線與地之間，稱為共模電容，下標X和Y不僅表明了它在濾波電路中的作用，還表明了它在濾波電路中的安全等級。在設計或選用濾波器時都必須充分考慮這兩類電容的安全性能，因為它直接關係到濾波網路的安全性能。

1.差模電容器的選擇

指的是套用於這樣的場合：當電容失效後，不會導致電擊穿現象，不會危及人身安全。

濾波電容示意圖

除了要承受電源相線與中線的電壓之外，還要承受相線與中線之間各種干擾源的峰值電壓。根據差模電容套用的最壞情況和電源斷開的條件，電容器的安全等級又分為兩個等級具體規定見表1。所以設計濾波器時應根據不同的套用場合來選擇不同安全等級的電容器。

表1 差模電容的分類

CX電容等級	用於設備的峰值電壓VP	套用場合	在電強度試驗期間所加的峰值電壓VP
CX1	VP>1.2kV	出現瞬態浪涌峰值	對C<0.33uF,VP=4kV； 對C>0.33uF,VP=？kV。
CX2	VP<1.2kV	一般場合	1.4kV

若差模電容器的安全性能（即耐壓性能）欠佳，在上述的峰值電壓出現時，它有可能被擊穿，它的擊穿雖然不危及人身安全，但會使得濾波器的功能下降或喪失。通常EMI濾波器的差模電容必須經過1500－1700V直流電壓1分鐘耐壓測試。

2.共模電容及其漏電流控制

用於電子設備電源的EMI濾波器共模濾波性能常常受到共模電容的制約。

電容即跨接在相線或中線與安全地之間的電容。接地的電流主要就是指流過共模電容的電流，由於流過電容的電流由電源電壓，電源頻率和電容值共同決定。

由於漏電流的大小對於人生安全至關重要，不同國家對不同電子設備接地漏電流都做了嚴格的規定。若對最大漏電流做出了規定，則需求出最大允許接地電容值。

另外，要求電容在電氣和機械安全方面有足夠的餘量，避免在極端惡劣的條件下出現擊穿短路的現象。因為這種電容要跟安全地相連，而設備的機殼也要跟安全地相連，所以這種電容的耐壓性能對保護人生安全有至關重要的作用，一旦設備或裝置的絕緣失效，可能危及到人的生命安全。因此電容要進行1500－1700V交流耐壓測試1分鐘。

濾波電感

電感的取值、材料的選取原則從以下幾個方面考慮：第一，磁芯材料的頻率範圍要寬，要保證最高頻率在1GHz，即在很寬的頻率範圍內有比較穩定的磁導率；第二，磁導率高，但是在實際中很難滿足這一要求，所以，磁導率往往是分段考慮的。磁芯材料一般是鐵氧體或者鐵粉芯，更好的材料如微晶等。

注意事項

EMI電源濾波器在套用時一定得注意濾波器的安裝問題，因為如果濾波器安裝得不合適反而會得到一個更差的效果。

1、為了使EMI濾波器安全可靠地工作（散熱和濾波效果）， 除一定要將EMI濾波器安裝在設備的機架或機殼上面外， 還要保證EMI濾波器的接地點與設備機殼的接地點取得一致，並儘量縮短EMI濾波器的接地線。若接地點不在一處，那么EMI濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經兩接地點的途徑時，會將噪聲引入設備內的其他部分。另外，EMI濾波器的接地線會引入感抗，它能導致EMI濾波器高頻衰減特性的變壞。所以，金屬外殼的EMI濾波器要直接和設備機殼連線。如外殼噴過漆，則必須颳去漆皮，若金屬外殼的EMI濾波器不能直接接地或使用塑封外殼EMI濾波器時，它與設備機殼的接地線應可能短。

2、EMI濾波器要安裝在設備電源線輸入端，連線要儘量短；設備內部電源要安裝在EMI濾波器的輸出端。若EMI濾波器在設備內的輸入線長了，在高頻端輸入線就會將引入的傳導干擾耦合給其他部分；若設備內部電源安裝在EMI濾波器的輸入端，由於連線過長，也會導致同樣的結果。

3、確保EMI濾波器輸入線和輸出線分離。若EMI濾波器輸入、輸出線綑紮在一起或相互安裝過近，那么由於它們之間的耦合，可能使EMI濾波器的高頻衰減降低。若輸入、輸出線必須接近，那么都必須採用雙絞線或禁止線。