電源濾波器

　　電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，又名“電源EMI濾波器”，或是“EMI電源濾波器”，一種無(wú)源雙向網(wǎng)絡(luò)，它的一端是電源，另一端是負(fù)載。上海賽紀(jì)電子電源濾波器的原理就是一種——阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對(duì)電磁干擾的衰減就越有效。濾波器可以對(duì)電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)特定頻率的電源信號(hào)，或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號(hào)。大功率電源的濾波器如Satons、UBS、變頻器等將會(huì)產(chǎn)生大量諧波電流，這類濾波器需采用有源電力濾波器APF。APF可對(duì)2~50次諧波電流進(jìn)行濾除。這類濾波器的生產(chǎn)廠家有英納仕電氣、ABB、西門(mén)子等廠家。

基本簡(jiǎn)介

　　電源濾波器就是對(duì)電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電器設(shè)備。電源濾波器的功能就是通過(guò)在電源線中接入電源濾波器，得到一個(gè)特定頻率的電源信號(hào)，或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號(hào)。

　　利用電源濾波器的這個(gè)特性，可以將通過(guò)電源濾波器后的一個(gè)方波群或復(fù)合噪波，變成一個(gè)特定頻率的正弦波。

　　大功率電源的濾波器如Satons、UBS、變頻器等將會(huì)產(chǎn)生大量諧波電流，這類濾波器需采用有源電力濾波器APF。APF可對(duì)2~50次諧波電流進(jìn)行濾除。這類濾波器的生產(chǎn)廠家有英納仕電氣、ABB、西門(mén)子等廠家。

概念

　　電源濾波器，又名“電源EMI濾波器”，或是“EMI電源濾波器”，是一種無(wú)源雙向網(wǎng)絡(luò)，是一種對(duì)電源中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電氣設(shè)備。

　　電源濾波器是針對(duì)電源端口電磁騷擾的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，一般是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件構(gòu)成的頻率選擇性二端口網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上是濾波器的一種，按照工作原理稱之為反射式濾波器。它可以在濾波器阻帶內(nèi)提供了高的串聯(lián)阻抗和低的并聯(lián)阻抗，使它和噪聲源的阻抗和負(fù)載阻抗嚴(yán)重不匹配，從而把不希望的頻率分量發(fā)射回噪聲源。

　　當(dāng)我們選用電源濾波器時(shí)，應(yīng)主要考慮三個(gè)方面的指標(biāo)：首先是電壓、電流，其次是插入損耗，最后是結(jié)構(gòu)尺寸。由于濾波器內(nèi)部一般是經(jīng)過(guò)灌封處理的，因此環(huán)境特性不是主要問(wèn)題。但是所有的灌封材料和濾波電容器的溫度特性對(duì)電源濾波器的環(huán)境特性有一定的影響。

工作原理

　　電源濾波器是一種無(wú)源雙向網(wǎng)絡(luò)，它的一端是電源，另一端是負(fù)載。電源濾波器的原理就是一種——阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對(duì)電磁干擾的衰減就越有效。

使用目的

　　電源濾波器的目的是在抑制電磁噪聲，噪聲的影響可分為以下二種：

　　發(fā)射（Emissions）：是要將由設(shè)備產(chǎn)生，影響電源或其他設(shè)備的噪聲降到法規(guī)（例如FCC part 15）允許值以下，例如由開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲。

　　抗擾（Immunity）：是要將進(jìn)入設(shè)備的噪聲降低到不會(huì)使設(shè)備出現(xiàn)異常動(dòng)作的程度，例如用在廣播電臺(tái)發(fā)射設(shè)備中的儀器。

　　電源濾波器要抑制的噪聲可分為以下的二種：

　　共模：在二條（或多條）電源線都相同的噪聲，可視為電源線對(duì)地的噪聲。

　　差模：電源線和電源線之間的噪聲。

　　同一個(gè)電源濾波器對(duì)于共模噪聲及差模噪聲的抑制能力會(huì)有所不同，一般會(huì)用頻率對(duì)應(yīng)抑制量（以分貝表示）的頻譜來(lái)說(shuō)明。

安裝步驟

1、電源濾波器的不能存在電磁耦合路徑

　　①電源輸入線過(guò)長(zhǎng)；

　　②電源濾波器的輸入線和輸出線靠的過(guò)近。

　　此兩種都是不正確的安裝方式，問(wèn)題的本質(zhì)在于，濾波器的輸入端電線和它的輸出端電線之間存在有明顯的電磁耦合路徑。這樣一來(lái)，存在于濾波器某一端的EMI信號(hào)會(huì)逃脫濾波器對(duì)它的抑制，不經(jīng)過(guò)濾波器的衰減而直接耦合到濾波器的另一端去。因此濾波器輸入與輸出先需有效分開(kāi)。

　　另外，如上述兩種把電源濾波器都是安裝在設(shè)備屏蔽的內(nèi)部，設(shè)備內(nèi)部電路及元件上的EMI信號(hào)會(huì)因輻射在濾波器的（電源）端引線上生成EMI信號(hào)而直接耦合到設(shè)備外面去，使設(shè)備屏蔽喪失對(duì)內(nèi)部元件和電路產(chǎn)生的EMI輻射的抑制。當(dāng)然，如果濾波器（電源）上存在有EMI信號(hào)，也會(huì)因輻射而耦合到設(shè)備內(nèi)部的元件和電路上，從而破壞濾波器和屏蔽對(duì)EMI信號(hào)的抑制作用。所以起不到效果。

2、不能將線纜捆扎在一塊

　　一般來(lái)說(shuō)，在電子設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)安裝電源濾波器時(shí)要注意的是，在捆扎設(shè)備電纜時(shí)，千萬(wàn)不能把濾波器（電源）端和（負(fù)載）端的電線捆扎在一起，因?yàn)檫@無(wú)疑加劇了濾波器輸入輸出端之間的電磁耦合，嚴(yán)重破壞了濾波器和設(shè)備屏蔽對(duì)EMI信號(hào)的抑制能力。

3、要盡量避免使用長(zhǎng)接地線

　　電源濾波器輸出端連接變頻器或電機(jī)的接線長(zhǎng)度不超過(guò)30厘米為宜。

　　因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)的接地線意味著大大增加接地電感和電阻，它會(huì)嚴(yán)重破壞濾波器的共模抑制能力。較好方法是，用金屬螺釘與星形彈簧墊圈把濾波器的屏蔽牢牢地固定在設(shè)備電源入口處的機(jī)殼上。

4、電源濾波器輸入線、輸出線必須拉開(kāi)距離

　　電源濾波器輸入線、輸出線必須拉開(kāi)距離，切忌并行，以免降低濾波器效能。

5、電源濾波器外殼與機(jī)箱殼必須良好接觸

　　變頻器專用濾波器金屬殼與機(jī)箱殼必須保證良好面接觸，并將接地線接好。

6、電源濾波器的連接線宜選用雙絞線

　　電源濾波器的輸入、輸出連接線以選用屏蔽雙絞線為佳，它可有效消除部分高頻干擾信號(hào)。

基本結(jié)構(gòu)

　　電源濾波器一般都設(shè)計(jì)為只由電阻、電容及電感組成的被動(dòng)濾波器，沒(méi)有像晶體管之類的主動(dòng)元件。右圖是一個(gè)電源濾波器的例子，電源濾波器的上方接電源，電源端有一個(gè)共模電感，也就是電源的二條線依同一個(gè)方向繞在鐵心上，電源線上若有共模訊號(hào)，其在共模電感產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)相加，因此有較大的阻抗，而差模訊號(hào)在共模電感產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)互相抵消，因此可以流過(guò)共模電感。電源流過(guò)的電流主要是差模的，但上面也可能會(huì)噪聲以差模的形式出現(xiàn)，若要抑制差模噪聲，需要另外使用差模電感，或是各相有個(gè)別的電感器。

　　在電源濾波器上會(huì)使用特別的安規(guī)解耦電容，分為X電容及Y電容二類：

　　X電容：抑制差模干擾（電源線之間的干擾）。

　　Y電容：抑制共模干擾（各組電源線對(duì)地之間的干擾）。

　　由于Y電容提高會(huì)使電器的漏電流增加，而電器的漏電流有其規(guī)定范圍，因此Y電容不能太大，一般都會(huì)比X電容要小。

　　X電容和Y電容屬于安規(guī)電容，即其失效后不會(huì)造成電擊，也不會(huì)影響人身安全。二者都有自我復(fù)原（self-healing）作用，會(huì)使局部短路的部份恢復(fù)原來(lái)的絕緣狀態(tài)。

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