文档介绍：2009-9-14 QIANZHENYU 1 13 电源线滤波器钱振宇 2009-9-14 QIANZHENYU 2 1 概述当前电能的生产越来越多,用电的设备也越来越多,而在用电设备中又大量采用了低功耗、高集成度和高速的集成电路,其结果是设备的电磁干扰问题被大大突出出来了。上述干扰和骚扰的传播途径中,电源线往往是最重要的媒介,因为电源线的长度(包括设备的电源进线和电力传输的架空线延伸在内)足以构成射频信号的有效被动天线(电源线的长度达到射频信号波长的 1/4 )。此外,电网内的各种设备开、关和运行中形成的骚动也在电网中肆意流传。上述干扰对电网内的敏感设备的可靠工作造成威胁。射频信号在电源线上的传输是以两种模式进行的,一种是共模型式,在线( L ) —地( G )及中线( N ) —地( G ) 两个路径上出现;另一种是差模型式,在线( L ) —中线( N )中传播。 2009-9-14 QIANZHENYU 3 电源线滤波器则是安插在电源线和设备之间的一个专门用来抑制射频信号传播的器件。它的作用实际上是双方向性的,既能有效阻止外界的电磁干扰经电源线进入设备,又能阻挡设备自身工作中产生的电磁骚扰经电源线进入电网,传送到其他敏感设备。所以电源线滤波器是抗干扰和干扰抑制中都用得着的一种器件。从标准的执行角度看,传导骚扰的测试频率范围是 10kHz ~ 30MHz ;而辐射骚扰的测试频率范围是 30MHz ~ 1GHz 。事实上设备电源线上的干扰和抗干扰问题不可能这样依频率来断然划分的。例如当设备电源线传导骚扰发射已经达标,但设备的辐射发射尚不合格,而设计人员对设备的结构一时又找不出更多破绽时,是不是还应当怀疑有经过电源线进行高频段的辐射发射(共模性质的发射)的可能性,必要时可通过对电源线滤波器的选择(选高频插入损耗高的滤波器)或在下面要提到的铁氧体抗干扰磁芯的选用(套在设备的电源线入口处),来提高其对辐射发射的抑制能力。 2009-9-14 QIANZHENYU 4 下图是常见的几种电源滤波器的结构型式。从图中看,滤波器有单相和三相的;从结构看,有带电源线插座的(通常是单相),也有安装式的。 2009-9-14 QIANZHENYU 5 2 线路构成电源线滤波器主要是由无源集中参数元件(电感、电容和电阻)构成的,它在工作时不消耗能量,它能滤波,主要是利用电容在高频时的低阻抗特性,将火线、中线上的高频干扰导入地线(共模干扰的抑制),或将火线上的高频干扰电流导入中线(差模干扰的抑制);同时利用电感线圈在高频时的高阻抗特性,将高频干扰波反射回干扰源。针对后者,有人把这种电源线滤波器称为是“反射型”滤波器。一个好的电源线滤波器不仅要在所希望的阻带范围内有良好的抑制特性,而且在其通带和过渡带中不产生明显的阻尼振荡,在现实的环境中能可靠地工作。 2009-9-14 QIANZHENYU 6 下图是典型的单相电源线滤波器的线路结构,其中电感和电容网络瞄准了存在于电网与负载(设备)之间的阻抗失配,尽可能地减少电磁干扰从干扰源向另一侧转移。 2009-9-14 QIANZHENYU 7 图中,两个线圈绕在同一磁芯上(同名端都在线圈左侧),这种接线对差模电流(包括电源电流)产生的磁通相互抵消,不会产生磁路饱和;而对共模电流则体现一个很大的电感,取得大的滤波效果,故这个电感被称为共模电感。共模电感不会产生磁路饱和的这个特点,使得我们在实际制作中经常采用高磁导率的铁氧体材料来制作共模电感。滤波器的这一结构特点使得滤波器在很大程度上是用来对付共模干扰的。事实上,共模电感的两个线圈不可能完全对称,两个线圈产生的磁力线也不会全部集中在磁芯中,这都会产生一部分抵消不掉的漏磁通,因此还有一定的寄生差模电感存在,这对于克服差模干扰还是有好处的。 2009-9-14 QIANZHENYU 8 Cx 位于相线与中线之间,用于衰减差模干扰,故称为差模电容。电容量的大小仅涉及所用线路中容性差模电流的大小,为无功电流,对设备并无不利影响。故此值一般选得较大。 Cy 位于相线对地和中线对地处, 与共模电感一起用于衰减共模干扰,故称为共模电容。因为 Cy 涉及直流耐压和工频耐压的检验,故 Cy 为高压电容(承受全部试验电压)。同时,该电容又涉及对地泄漏电流问题出于安全角度的考虑,漏电流的值要尽可能的小。按照使用场所的不同,在可移动设备上的滤波器的漏电流值应小于 1mA (或更小),对于装在固定位置且接地设备上的滤波器,漏电流值应小于 ,故电容量受到限制。对医疗仪器,为了减少对地泄漏电流的值,在不少实际使用的滤波器中,有时甚至没有这两个电容。 2009-9-14 QIANZHENYU 9 电阻 R 用来