噪聲濾波器

1、電源噪聲濾波器的基本原理與應用方法電源噪聲濾波器的基本原理與應用方法隨著現代科學技術的飛速發(fā)展，電子、電力電子、電氣設備應用越來越廣泛，它們在運行中產隨著現代科學技術的飛速發(fā)展，電子、電力電子、電氣設備應用越來越廣泛，它們在運行中產生的高密度、寬頻譜的電磁信號充滿整個空間，形成復雜的電磁環(huán)境。復雜的電磁環(huán)境要求電子設生的高密度、寬頻譜的電磁信號充滿整個空間，形成復雜的電磁環(huán)境。復雜的電磁環(huán)境要求電子設備及電源具有更高的電磁兼容性。于是抑

2、制電磁干擾的技術也越來越受到重視。接地、屏蔽和濾波備及電源具有更高的電磁兼容性。于是抑制電磁干擾的技術也越來越受到重視。接地、屏蔽和濾波是抑制電磁干擾的三大措施，下面主要介紹在電源中使用的是抑制電磁干擾的三大措施，下面主要介紹在電源中使用的EMIEMI濾波器及其基本原理和正確應用方濾波器及其基本原理和正確應用方法。法。2電源設備中噪聲濾波器的作用電源設備中噪聲濾波器的作用電子設備的供電電源，如電子設備的供電電源，如220V50Hz220

3、V50Hz交流電網或交流電網或115V400Hz115V400Hz交流發(fā)電機，都存在各式各樣的交流發(fā)電機，都存在各式各樣的EMIEMI噪聲，其中人為的噪聲，其中人為的EMIEMI干擾源，如各種雷達、導航、通信等設備的無線電發(fā)射信號，會在電源干擾源，如各種雷達、導航、通信等設備的無線電發(fā)射信號，會在電源線上和電子設備的連接電纜上感應出電磁干擾信號，電動旋轉機械和點火系統(tǒng)，會在感性負載電路線上和電子設備的連接電纜上感應出電磁干擾信號，電動旋

4、轉機械和點火系統(tǒng)，會在感性負載電路內產生瞬態(tài)過程和輻射噪聲干擾；還有自然干擾源，比如雷電放電現象和宇宙中天電干擾噪聲，前內產生瞬態(tài)過程和輻射噪聲干擾；還有自然干擾源，比如雷電放電現象和宇宙中天電干擾噪聲，前者的持續(xù)時間短但能量很大，后者的頻率范圍很寬。另外電子電路元器件本身工作時也會產生熱噪者的持續(xù)時間短但能量很大，后者的頻率范圍很寬。另外電子電路元器件本身工作時也會產生熱噪聲等。聲等。這些電磁干擾噪聲，通過輻射和傳導耦合的方式，會影響

5、在此環(huán)境中運行的各種電子設備的正這些電磁干擾噪聲，通過輻射和傳導耦合的方式，會影響在此環(huán)境中運行的各種電子設備的正常工作。常工作。另一方面，電子設備在工作時也會產生各種各樣的電磁干擾噪聲。比如數字電路是采用另一方面，電子設備在工作時也會產生各種各樣的電磁干擾噪聲。比如數字電路是采用脈沖信號（方波）來表示邏輯關系的，對其脈沖波形進行付里葉分析可知，其諧波頻譜范圍很寬。脈沖信號（方波）來表示邏輯關系的，對其脈沖波形進行付里葉分析可知，其諧波

6、頻譜范圍很寬。另外在數字電路中還有多種重復頻率的脈沖串，這些脈沖串包含的諧波更豐富，頻譜更寬，產生的另外在數字電路中還有多種重復頻率的脈沖串，這些脈沖串包含的諧波更豐富，頻譜更寬，產生的電磁干擾噪聲也更復雜。電磁干擾噪聲也更復雜。各類穩(wěn)壓電源本身也是一種電磁干擾源。在線性穩(wěn)壓電源中，因整流而形成的單向脈動電流也各類穩(wěn)壓電源本身也是一種電磁干擾源。在線性穩(wěn)壓電源中，因整流而形成的單向脈動電流也會引起電磁干擾；開關電源具有體積小，效率高的優(yōu)

7、點，在現代電子設備中應用越來越廣泛，但是會引起電磁干擾；開關電源具有體積小，效率高的優(yōu)點，在現代電子設備中應用越來越廣泛，但是因為它在功率變換時處于開關狀態(tài)，本身就是很強的因為它在功率變換時處于開關狀態(tài)，本身就是很強的EMIEMI噪聲源，其產生的噪聲源，其產生的EMIEMI噪聲既有很寬的頻噪聲既有很寬的頻率范圍，又有很高的強度。這些電磁干擾噪聲也同樣通過輻射和傳導的方式污染電磁環(huán)境，從而影率范圍，又有很高的強度。這些電磁干擾噪聲也同樣通

8、過輻射和傳導的方式污染電磁環(huán)境，從而影響其它電子設備的正常工作。響其它電子設備的正常工作。對電子設備來說，當對電子設備來說，當EMIEMI噪聲影響到模擬電路時，會使信號傳輸的信噪比變壞，嚴重時會使要噪聲影響到模擬電路時，會使信號傳輸的信噪比變壞，嚴重時會使要傳輸的信號被傳輸的信號被EMIEMI噪聲所淹沒，而無法進行處理。當噪聲所淹沒，而無法進行處理。當EMIEMI噪聲影響到數字電路時，會引起邏輯關系噪聲影響到數字電路時，會引起邏輯關系出

9、錯，導致錯誤的結果。出錯，導致錯誤的結果。對于電源設備來說，其內部除了功率變換電路以外，還有驅動電路、控制電路、保護電路、輸對于電源設備來說，其內部除了功率變換電路以外，還有驅動電路、控制電路、保護電路、輸入輸出電平檢測電路等，電路相當復雜。這些電路主要由通用或專用集成電路構成，當受電磁干擾入輸出電平檢測電路等，電路相當復雜。這些電路主要由通用或專用集成電路構成，當受電磁干擾的EMIEMI濾波器。濾波器。電源用噪聲濾波器按形狀可分為一體

10、化式和分立式。一體化式是將電感線圈、電容器等封裝在電源用噪聲濾波器按形狀可分為一體化式和分立式。一體化式是將電感線圈、電容器等封裝在金屬或塑料外殼中；分立式是在印制板上安裝電感線圈、電容器等，構成抑制噪聲濾波器。到底采金屬或塑料外殼中；分立式是在印制板上安裝電感線圈、電容器等，構成抑制噪聲濾波器。到底采用哪種形式要根據成本、特性、安裝空間等來確定。一體化式成本高，特性較好，安裝靈活；分立用哪種形式要根據成本、特性、安裝空間等來確定。一體

11、化式成本高，特性較好，安裝靈活；分立式成本較低，但屏蔽不好，可自由分配在印制板上。式成本較低，但屏蔽不好，可自由分配在印制板上。4噪聲濾波器的基本結構噪聲濾波器的基本結構電源電源EMIEMI噪聲濾波器是一種無源低通濾波器，它無衰減地將交流電傳輸到電源，而大大衰減隨噪聲濾波器是一種無源低通濾波器，它無衰減地將交流電傳輸到電源，而大大衰減隨交流電傳入的交流電傳入的EMIEMI噪聲；同時又能有效地抑制電源設備產生的噪聲；同時又能有效地抑制電源

12、設備產生的EMIEMI噪聲，阻止它們進入交流電網干噪聲，阻止它們進入交流電網干擾其它電子設備。擾其它電子設備。單相交流電網噪聲濾波器的基本結構如圖單相交流電網噪聲濾波器的基本結構如圖2所示。它是由集中參數元件組成的四端無源網絡，所示。它是由集中參數元件組成的四端無源網絡，主要使用的元件是共模電感線圈主要使用的元件是共模電感線圈L1L1、L2L2，差模電感，差模電感L3L3、L4L4，以及共模電容，以及共模電容CY1CY1、CY2CY2和

13、差模電容器和差模電容器CXCX。若將此濾波器網絡放在電源的輸入端，則。若將此濾波器網絡放在電源的輸入端，則L1L1與CY1CY1及L2L2與CY2CY2分別構成交流進線上兩對獨立分別構成交流進線上兩對獨立端口之間的低通濾波器，可衰減交流進線上存在的共模干擾噪聲，阻止它們進入電源設備。共模電端口之間的低通濾波器，可衰減交流進線上存在的共模干擾噪聲，阻止它們進入電源設備。共模電感線圈用來衰減交流進線上的共模噪聲，其中感線圈用來衰減交流進線上

14、的共模噪聲，其中L1L1和L2L2一般是在閉合磁路的鐵氧體磁芯上同向卷繞一般是在閉合磁路的鐵氧體磁芯上同向卷繞相同匝數，接入電路后在相同匝數，接入電路后在L1L1、L2L2兩個線圈內交流電流產生的磁通相互抵消，不致使磁芯引起磁通兩個線圈內交流電流產生的磁通相互抵消，不致使磁芯引起磁通飽和，又使這兩個線圈的電感值在共模狀態(tài)下較大，且保持不變。飽和，又使這兩個線圈的電感值在共模狀態(tài)下較大，且保持不變。差模電感線圈差模電感線圈L3L3、L4L

15、4與差模電容器與差模電容器CXCX構成交流進線獨立端口間的一個低通濾波器，用來抑制構成交流進線獨立端口間的一個低通濾波器，用來抑制交流進線上的差模干擾噪聲，防止電源設備受其干擾。交流進線上的差模干擾噪聲，防止電源設備受其干擾。圖2所示的電源噪聲濾波器是無源網絡，它具有雙向抑制性能。將它插入在交流電網與電源之所示的電源噪聲濾波器是無源網絡，它具有雙向抑制性能。將它插入在交流電網與電源之間，相當于這二者的間，相當于這二者的EMIEMI噪聲之

16、間加上一個阻斷屏障，這樣一個簡單的無源濾波器起到了雙向抑制噪聲之間加上一個阻斷屏障，這樣一個簡單的無源濾波器起到了雙向抑制噪聲的作用，從而在各種電子設備中獲得了廣泛應用。噪聲的作用，從而在各種電子設備中獲得了廣泛應用。5噪聲濾波器的主要設計原則噪聲濾波器的主要設計原則共模電感線圈使用的磁芯有環(huán)形、共模電感線圈使用的磁芯有環(huán)形、E形和形和U形等，材料一般采用鐵氧體，環(huán)形磁芯適用于大電形等，材料一般采用鐵氧體，環(huán)形磁芯適用于大電流小電感量，

17、它的磁路比流小電感量，它的磁路比E形和形和U形長，沒有間隙，用較少的圈數可獲得較大的電感量，由于這些形長，沒有間隙，用較少的圈數可獲得較大的電感量，由于這些特點它具有較佳的頻率特性。而特點它具有較佳的頻率特性。而E形磁芯的線圈泄漏磁通小，故當電感漏磁有可能影響其它電路或形磁芯的線圈泄漏磁通小，故當電感漏磁有可能影響其它電路或其它電路與共模電感有磁耦合，而不能獲得所需要的噪聲衰減效果時應考慮采用其它電路與共模電感有磁耦合，而不能獲得所需要

18、的噪聲衰減效果時應考慮采用E形磁芯作成共模形磁芯作成共模電感。電感。差模電感線圈一般采用金屬粉壓磁芯，由于粉壓磁芯適用頻率范圍較低，在幾十差模電感線圈一般采用金屬粉壓磁芯，由于粉壓磁芯適用頻率范圍較低，在幾十kHzkHz～幾～幾MHzMHz，其直流重疊特性好，在大電流應用時電感量也不會大幅下降，最適合作為差模電感。，其直流重疊特性好，在大電流應用時電感量也不會大幅下降，最適合作為差模電感。圖2中，電源噪聲濾波器使用二種電容器，中，電源噪