1、中国电子科技学术网 www.EMC,第四章 干扰滤波技术,干扰滤波在EMC设计中作用差模干扰和共模干扰 常用滤波电路怎样制作有效的滤波器正确使用滤波器,中国电子科技学术网 www.EMC,滤波器的作用,信号滤波器,电源滤波器,切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。,中国电子科技学术网 www.EMC,满足电源线干扰发射和抗扰度要求,中国电子科技学术网 www.EMC,满足抗扰度及设备辐射发射要求,信号线滤波器,干扰源,中国电子科技学术网 www.EMC,共模和差模电流,中国电子科技学术网 www.EMC,共模/差模干扰的产生,V,V,ICM,ICM,ICM,IDM,
2、中国电子科技学术网 www.EMC,开关电源噪声,50Hz的奇次谐波（1、3、5、7 ）开关频率的基频和谐波（1MHz以下差模为主，1MHz以上共模为主）,中国电子科技学术网 www.EMC,干扰滤波器的种类,衰减,衰减,衰减,衰减,低通,带通,高通,带阻,3dB,截止频率,中国电子科技学术网 www.EMC,低通滤波器类型,C,T,L,反,中国电子科技学术网 www.EMC,电路与插入损耗的关系,20,40,60,80,100,fc 10fc 100fc 1000fc,5阶 4阶 3阶 2阶 1阶,20N/十倍频程 6N/倍频程,插入损耗,dB,中国电子科技学术网 www.EMC,确定滤波器
3、阶数,50 100,欲衰减20dB,4 6=24 20 至少4阶滤波器,10 100,1 20 = 20 1阶滤波器就可以了 为了保险，可用2阶,欲衰减20dB,L、C的数值决定截止频率,阶数决定过渡带的陡度,中国电子科技学术网 www.EMC,根据阻抗选用滤波电路,规律：电容对高阻，电感对低阻,中国电子科技学术网 www.EMC,插入损耗的估算,Fco = 1/(2 Rp C),ZL,Zs、ZL并联,C,IL = 20 lg(CRp),IL,IL = 20 lg(L/Rs),Fco = Rs/(2 L）,Zs、ZL串联,Zs,L,Zs,ZL,中国电子科技学术网 www.EMC,器件参数的确定
4、,L,C,R,R,L = R / 2FC C = 1 / 2RFC 对于T形（多级T）和 形（多级）电路，最外边的电感或电容取 L/2 和 C/2，中间的不变。,中国电子科技学术网 www.EMC,实际电容器的特性,ZC,实际电容,理想电容,f,引线长1.6mm的陶瓷电容器,1/2 LC,C,L,中国电子科技学术网 www.EMC,陶瓷电容谐振频率,1nf,1M,100k,10,1,0.1,10k,1k,100,10Hz 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G,阻抗 ,100pf,10nf,100nf,10f,1f,10mf,100f,1m,10cm,1cm,1mm,中国
5、电子科技学术网 www.EMC,表面贴装电容的阻抗特性,中国电子科技学术网 www.EMC,温度对陶瓷电容容量的影响,0.15,-0.15,0,-55,125,5,-15,0,-55,125,-10,-5,COG,X7R,-60,20,-30,90,-30,0,Y5V,30,%C,%C,%C,中国电子科技学术网 www.EMC,电压对陶瓷电容容量的影响,COG,X7R,Y5V,20,0,-20,-40,-60,-80,0 20 40 60 80 100%额定电压（Vdc）,%C,中国电子科技学术网 www.EMC,实际电感器的特性,ZL,理想电感,实际电感,f,绕在铁粉芯上的电感,1/2 LC
6、,L,C,中国电子科技学术网 www.EMC,电感寄生电容的来源,每圈之间的电容 CTT 导线与磁芯之间的电容CTC,磁芯为导体时，CTC为主要因素， 磁芯为非导体时，CTT为主要因素。,中国电子科技学术网 www.EMC,克服电容非理想性的方法,衰减,电容并联 LC并联 电感并联,小电容,大电容,并联电容,频率,大容量,小容量,中国电子科技学术网 www.EMC,三端电容器的原理,引线电感与电容一起构成了一个T形低通滤波器 在引线上安装两个磁珠滤波效果更好,地线电感起着不良作用,中国电子科技学术网 www.EMC,三端电容的正确使用,接地点要求： 1 干净地 2 与机箱或其它较大的金属件射频
7、搭接,中国电子科技学术网 www.EMC,三端电容器的不足,寄生电容造成输入端、输出端耦合,接地电感造成旁路效果下降,中国电子科技学术网 www.EMC,穿心电容更胜一筹,金属板隔离输入输出端,一周接地电感很小,中国电子科技学术网 www.EMC,穿心电容的插入损耗,插入损耗,频率,1GHz,普通电容,理想电容,穿心电容,中国电子科技学术网 www.EMC,穿心电容、馈通滤波器,以穿心电容为基础的馈通滤波器广泛应用于RF滤波,中国电子科技学术网 www.EMC,馈通滤波器使用注意事项,必须安装在金属板上，并在一周接地最好焊接，螺纹安装时要使用带齿垫片焊接时间不能过长上紧螺纹时扭矩不能过大,中国
8、电子科技学术网 www.EMC,线路板上使用馈通滤波器,线路板地线面,上面,底面,中国电子科技学术网 www.EMC,磁芯对电感寄生电容的影响,铁粉芯 C = 4.28pf C = 3.48pf 19% 铁氧体（锰锌） C = 51pf C = 49pf 4%,中国电子科技学术网 www.EMC,减小电感寄生电容的方法,然后： 起始端与终止端远离（夹角大于40度） 尽量单层绕制，并增加匝间距离 多层绕制时， 采用“渐进”方式绕，不要来回绕 分组绕制 （要求高时，用大电感和小电感串联起来使用）,如果磁芯是导体，首先： 用介电常数低的材料增加绕组导体与磁芯之间的距离,中国电子科技学术网 www.E
9、MC,共模扼流圈,共模扼流圈中的负载电流产生的磁场相互抵销，因此磁芯不会饱和。,中国电子科技学术网 www.EMC,电感磁芯的选用,铁粉磁芯：不易饱和、导磁率低，作差模扼流圈的磁芯,铁氧体：最常用,锰锌：r = 500 10000，R = 0.1100m,镍锌：r = 10 100，R = 1k 1Mm,超微晶：r 10000，做大电感量共模扼流圈的磁心,中国电子科技学术网 www.EMC,干扰抑制用铁氧体,Z = jL + R,R,Z,L,R(f),1MHz 10MHz 100MHz 1000MHz,中国电子科技学术网 www.EMC,铁氧体磁环使用方面的一些问题,1 10 100 1000
10、,125,4500,1250,600,300个,30个,0.1 1 10 100 1000,匝,1匝,无偏置,有偏置,中国电子科技学术网 www.EMC,低通滤波器对脉冲信号的影响,中国电子科技学术网 www.EMC,信号滤波器的安装位置,板上滤波器,无屏蔽的场合,滤波器靠近被滤波导线的靠近器件或线路板一端。,有屏蔽的场合：在屏蔽界面上,中国电子科技学术网 www.EMC,板上滤波器的注意事项,滤波器要并排安装,线路板的干净地与金属机箱或大金属板紧密搭接,为滤波设置干净地,在接口处设置档板,滤波器靠近接口,中国电子科技学术网 www.EMC,面板上滤波的简易（临时）方法,容量适当的瓷片电容或独
11、石电容，引线尽量短,中国电子科技学术网 www.EMC,电缆滤波的方法,屏蔽盒,馈通滤波器,连接器,中国电子科技学术网 www.EMC,自制面板滤波器,滤波电路可以按照需要设计，但是至少有一级馈通滤波器,连接器按照需要选择，也可以是引线,锡焊，保证完全隔离,螺纹盲孔,中国电子科技学术网 www.EMC,面板安装滤波器注意事项,滤波器与面板之间必须使用电磁密封衬垫！,中国电子科技学术网 www.EMC,使用形滤波器的注意事项,滤波器接地阻抗,预期干扰电流路径,实际干扰电流路径,中国电子科技学术网 www.EMC,电源线滤波器的基本电路,共模扼流圈,差模电容,共模电容,共模滤波电容受到漏电流的限制
12、,中国电子科技学术网 www.EMC,电源线滤波器的特性,损耗,频率,理想滤波器特性,实际滤波器特性,一般产品说明书上给出的数据是50条件下的测试结果。,30MHz,越来越受到关注,中国电子科技学术网 www.EMC,高频滤波性能的重要性,滤波器高频性能差,滤波器高频性能好,无滤波,中国电子科技学术网 www.EMC,改善滤波器高频特性的方法,或,精心绕制或多个电感串联,中国电子科技学术网 www.EMC,注意插入增益问题,0,-10,50 / 50,100 / 0.1 或,0.1 / 100,频率,插入损耗,中国电子科技学术网 www.EMC,选择滤波器的保险方法,滤波器,0.1,100,滤
13、波器,0.1,100,0,衰减,50条件下的插入损耗,0.1/100条件下的插入损耗,插入损耗增益会暴露出来,中国电子科技学术网 www.EMC,器件距离对高频性能的影响,中国电子科技学术网 www.EMC,滤波器安装在线路板的问题,机箱内干扰,电源线泄漏严重,中国电子科技学术网 www.EMC,线路板上滤波的改进方法,机箱内干扰,被滤波器挡住,被滤波器旁路掉,面板滤波器,电源线无泄漏,中国电子科技学术网 www.EMC,电源线滤波器的错误安装,PCB,滤波器,滤波器,输入线过长,输入、输出耦合,PCB,中国电子科技学术网 www.EMC,电源线滤波器的错误安装,滤波器,绝缘漆,PCB,滤波器通过细线接地，高频效果很差！,接地线,中国电子科技学术网 www.EMC,滤波器的正确安装,滤 波 器,PCB,电源,PCB,滤波电路,中国电子科技学术网 www.EMC,这样试一试,机箱外,机箱内,屏蔽箱,中国电子科技学术网 www.EMC,还要注意的一个小问题,
