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充电机中的电源滤波器要抑制的噪声可分为那两种
作者:管理员    发布于:2018-09-14 18:22:38    文字:【】【】【


电源滤波器的目的是在抑制电磁噪声,噪声的影响可分为以下二种:

发射(Emissions):是要将由设备产生,影响电源或其他设备的噪声降到法规(例如FCC part 15)允许值以下,例如

由开关电源产生的噪声。

抗扰(Immunity):是要将进入设备的噪声降低到不会使设备出现异常动作的程度,例如用在广播电台发射设备中的仪

器。

电源滤波器要抑制的噪声可分为以下的二种:

共模:在二条(或多条)电源线都相同的噪声,可视为电源线对地的噪声。

差模:电源线和电源线之间的噪声。

同一个电源滤波器对于共模噪声及差模噪声的抑制能力会有所不同,一般会用频率对应抑制量(以分贝表示)的频谱来

说明。

结构

电源滤波器一般都设计为只由电阻、电容及电感组成的被动滤波器,没有像晶体管之类的主动元件。右图是一个电源滤

波器的例子,电源滤波器的上方接电源,电源端有一个共模电感,也就是电源的二条线依同一个方向绕在铁心上,电源

线上若有共模讯号,其在共模电感产生的磁场会相加,因此有较大的阻抗,而差模讯号在共模电感产生的磁场会互相抵

消,因此可以流过共模电感。电源流过的电流主要是差模的,但上面也可能会噪声以差模的形式出现,若要抑制差模噪

声,需要另外使用差模电感,或是各相有个别的电感器。

在电源滤波器上会使用特别的安规解耦电容,分为X电容及Y电容二类:

X电容:抑制差模干扰(电源线之间的干扰)。

Y电容:抑制共模干扰(各组电源线对地之间的干扰)。

由于Y电容提高会使电器的漏电流增加,而电器的漏电流有其规定范围,因此Y电容不能太大,一般都会比X电容要小。

X电容和Y电容属于安规电容,即其失效后不会造成电击,也不会影响人身安全。二者都有自我复原(self-healing)作

用,会使局部短路的部份恢复原来的绝缘状态。

常见错误

在实验测试过程中,我们常遇到这样的情况:虽然设计工程师在设备电源线上接了电源滤波器,但是该设备还是不能通

过"传导骚扰电压发射"测试,工程师怀疑滤波器的滤波效果不好,不断更换滤波器,仍不能得到理想的效果。 [2]

分析设备超标的原因,不外乎以下两个方面:

1)设备产生的骚扰太强;

2)设备的滤波不足。

对于第一种情况,我们可以通过在骚扰源处采取措施,降低骚扰的强度,或者增加电源滤波器的阶数,提高滤波器对骚

扰的抑制能力来解决。对于第二种情况,除了滤波器自身性能不好以外,滤波器的安装方式对它的性能影响很大。这一

点往往是被设计工程师忽视的。在很多测试中,我们通过更改滤波器的安装方式就能使设备顺利通过测试。下面是一些

常见的滤波器错误安装方式对滤波器性能影响的实例。

输入线太长

许多设备的电源线进入机箱后,经过很长的导线才接到滤波器的输入端。例如,电源线从机箱后面板输入,走行到前面

板的电源开关,又回到后面板接到滤波器。或者滤波器的安装位置距离电源线入口较远,造成引线太长。如图1所示。

电源线过长示意图

电源线过长示意图

图1 电源线过长示意图

由于电源入口到滤波器输入端的引线过长,设备产生的电磁骚扰通过电容性或电感性耦合,重新耦合到电源线上,而且

骚扰信号的频率越高,耦合越强,造成实验失败。


平行走线

有的工程师为了使机箱内部的走线美观,常常把线缆捆扎在一起,这对电源线是不允许的。如果把电源滤波器的输入输

出线平行走线或捆扎在一起,由于平行传输线之间存在分布电容,这种走线方式相当于在滤波器的输入输出线之间并接

了一个电容,为骚扰信号提供了一条绕过滤波器的路径,导致滤波器的性能大幅下降,频率很高时甚至失效(如图2所

示)。等效电容的大小与导线距离成反比,与平行走线的长度成正比。等效电容越大,对滤波器性能的影响越大。

平行走线对滤波器的影响

平行走线对滤波器的影响

图2 平行走线对滤波器的影响

接地和壳体

这种情况也比较普遍。许多工程师安装滤波器时,滤波器的壳体和机箱之间搭接不良(有绝缘漆);同时,使用的接地线较

长,这将导致滤波器的高频特性变坏,降低滤波性能。由于接地线较长,在高频时导线的分布电感不能忽视,如果滤波

器搭接良好,干扰信号可以通过壳体直接接地。如果滤波器的壳体和机箱之间搭接不良,相当于滤波器的壳体(地)与机

箱之间存在一个分布电容,这将导致滤波器高频时接地阻抗较大,尤其在分布电感和分布电容谐振的频率附近,接地阻

抗趋于无穷。滤波器接地不良对滤波器性能的影响如图3所示。

从图3中可以看到,由于滤波器接地不良,接地阻抗较大,有一部分骚扰信号能通过滤波器。为了解决搭接不良,应把

机箱上的绝缘漆刮掉,保证滤波器壳体和机箱有良好的电气连接。

在这种安装方式下,滤波器的壳体和机壳接触良好,堵住电源线在机箱上的开口,提高了机箱的屏蔽性能;另外,滤波器

的输入输出线之间有机箱屏蔽相隔离,消除了输入输出线之间的骚扰耦合,保证滤波器的滤波性能。



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