[转载]开关电源EMI滤波器选择与使用（zz）

在图4-1中，该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端，使用时外壳应接通大地。电路中包括共模扼流圈（亦称共模电感）L、滤波电容C1～C4。L对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于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，当有电流通过时，两个线圈上的磁场就会互相加强。需要指出，当额定电流较大时，共模扼流圈的线径也要相应增大，以便能承受较大的电流。此外，适当增加电感量，可改善低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器，容量范围大致是0.01μF～0.47μF,主要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端，并将电容器的中点接地，能有效地抑制共模干扰。C3和C4亦可并联在输入端，仍选用陶瓷电容，容量范围是2200pF～0.1μF。为减小漏电流，电容量不得超过0.1μF，并且电容器中点应与大地接通。C1～C4的耐压值均为630VDC或250VAC。

 

图4-2.两级复式EMI滤波器电路

两级复式EMI滤波器电路效果比图一效果更佳。

4.1.3 EMI滤波器在开关电源中的应用

为减小体积、降低成本，单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器，典型电路图4-3所示。图（a）与图（b）中的电容器C能滤除串模干扰，区别仅是图（a）将C接在输入端，图（b）则接到输出端。图（c）、（d）所示电路较复杂，抑制干扰的效果更佳。图（c）中的L、C1和C2用来滤除共模干扰，C3和C4滤除串模干扰。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。图（d）则是把共模干扰滤波电容C3和C4接在输出端。

 

 

图4-3. EMI滤波器典型应用

 

EMI滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图4中曲线a为加EMI滤波器时开关电源上0.15MHz～30MHz传导噪声的波形（即电磁干扰峰值包络线）。曲线b是插入如图3（d）所示EMI滤波器后的波形，能将电磁干扰衰减50dBμV～70dBμV。显然，这种EMI滤波器的效果更佳。

4.1.4直流EMI滤波器

为了抑制开关电源对其电流负载产生共模、差模干扰，开关电源直流输出端往往使用直流ＥＭＩ滤波器，它的典型电路如图８所示。

图８　直流滤波电路

显然，这是一个共模扼流圈的典型单环滤波电路。根据电路特点，它只适用于直流输出端对地对称的电源电路。

如果直流输出是非对地对称电路，则只能采用图９所示的电路。该电路为采用二级差模电感电路。如果插入损耗允许，当然也可采用一级差模电感电路。

 

图９　二级π型滤波器

4.2 AC电网常用EMI滤波器

4.2.1差模滤波电路

由于开关电源的开关频率谐波噪声源阻抗为低阻抗，所以与之相对应的滤波器输出端应是高阻抗串联大电感ＬＤＭ。

ＡＣ电网火线和零线之间是低阻抗，所以与之对应的滤波器输入端也应是高阻抗串联大电感ＬＤＭ。如果想再进一步抑制差模噪声，可以在滤波器输入端并接线间电容ＣＸ１，条件是它的阻抗要比ＡＣ电网火线、零线之间的阻抗还要低得多。

开关电源工频谐波噪声源阻抗是高阻抗，所以与之相对应的滤波器输出端应是低阻抗并联大电容ＣＸ２。

 

图1 共模滤波器模型

　

图2 完整的差模滤波器模型

4.2.2组合滤波器电路电路

 

图3 组合滤波器电路

根据要求插入损耗，可求出滤波电路的ＬＣＭ、ＬＤＭ、Ｃx、Ｃy的值。如果单环电路的插入损耗不能满足要求时，应该选择双环电路。

4.2.3交流三相滤波电路

交流三相滤波电路又分为三相三线制和三相四线制两种。

典型的单环三相三线制滤波电路如图４所示；典型的双环三相三线制滤波电路如图５所示。

 

图4 单环三相三线制滤波电路

 

图5 双环三相三线制滤波电路

比较图４三相中的每一相电路即每相对地电路和典型单相电路就不难发现，其共模电路三相采用π型电路，单相采用Ｌ型电路；而差模电路三相的输出端有Ｃx电容，单相的输出端无Ｃx电容。

对比双环单相和三相三线制滤波电路（图５）不难发现，三相中的每一相电路和单相电路完全一样。

典型单环有差模电感的三相三线制滤波电路如图６所示。大家可以和单环有差模电感的单相滤波电路相比较。

典型的单环三相四线制滤波电路如图７所示。

 

图６　单环有差模电感三相三线制滤波电路

 

图７　单环三相四线制滤波电路

比较三相中的每一相电路即每相对中线电路和单相电路，同样差模电路三相的输出端有Ｃx电容。对地的共模电路三相采用π型电路，但区别的是Ｃy电容对每相来讲是公用的。