1 引言

　　近幾年來，隨著電磁兼容工作的開展，電源濾波器技術應用得越來越廣泛。為了對電源EMI技術有更深入的理解，尤其它的技術原理、選用時關注的技術參數和注意事項，以及濾波效果分析等。結合工作，對電源EMI濾波器選用進行深一步探討。

　　2 概述

　　在電子設備供電電源上，存在有各種各樣的外來干擾信號。很多電子設備本身，在完成其功能同時，也產生了形形色色的EMI信號，以及人為和大自然的EMI信號。這些EMI信號，通過傳導和輻射的方式，影響著該環境里運行的電子設備。

　　2.1電源EMI電磁干擾

　　(美)IBM公司的一項研究表明：一臺普通計算機裝置每月都會遭受120多次電源干擾，且電源問題是造成美國45%以上的計算機裝置丟失數據和發生故障的根本原因。其中脈沖干擾占39.5%，振蕩瞬變占49%，這兩項共占88.5%，是電源受到干擾的主要成分。電網中的負載切換、電網切換或其他各種故障都會使電網發生瞬變過程產生脈沖噪聲，它通常也稱瞬變噪聲，其波形是一系列的單個脈沖或脈沖束。

　　針對以上電網瞬變電壓的干擾，如何提高設備(產品)對EMI的抗擾度，采取有效可靠的措施之一就是EMI濾波器。眾所周知，屏蔽是控制EMI信號輻射危害的最好幫手。在對付EMI信號的傳導干擾和某些輻射傳導干擾方面，電源EMI濾波器是極有效的器件。幾乎所有的電子設備都要求助于它來控制其運行時產生的EMI信號，因而得到非常廣泛的應用。

　　電源EMI濾波器，又稱為電磁干擾濾波器、電網濾波器、電網噪聲濾波器等等，或統稱為EMI濾波器。它是一種低通濾波器，把直流、50Hz或400Hz的電源功率毫無衰減地傳輸到設備上，大大衰減經電源傳入的EMI信號，保護設備免受其害;同時，又能有效地控制設備本身產生的EMI信號，防止它進入電網，污染電磁環境，危害其他設備。電源EMI濾波器是幫助電磁設備和系統滿足有關電磁兼容性標準不可缺少的器件，如IEC、FCC、VDE、MIL-STD-461、GB9254和GB6833等。如圖1.2典型電源EMI濾波器的濾波曲線。在談及電源EMI濾波器之前，讓我們先來討論共模(也叫作不對稱)干擾信號和差模(也叫作對稱)干擾信號。

　　2.2 共模和差模干擾信號

　　關于上述各式各樣的EMI信號對電子設備的影響，其中把相線(L)與地線(E)和中線(N)與地線(E)之間存在的EMI信號稱之為共模干擾信號，共模干擾信號可視為在L和N線上傳輸的電位相等、相位相同的信號。把L和N之間存在的干擾信號U3稱為差模干擾信號，也可把它視為在L和N線上有180度相位差的干擾信號。對于供電系統的傳導干擾信號，都可以用共模和差模干擾信號來表示。并且也可把L-E和N-E上的共模干擾和。

　　L-N上的差模干擾看作獨立的EMI源(網絡端口)，來分析EMI信號的特性和設計抑制EMI信號的濾波網絡。

　　它是由集中參數元件組成的無源網絡，最大的網虛線表示濾波器的金屬屏蔽外殼。有兩只電感L1和L2，四只電容器Cx和Cy。即把濾波器的電源端接到被干擾設備的電源進線，濾波器的負載端接被干擾的設備，這樣L1和Cy、L2和Cy分別構成L-E和N-E兩對獨立端口間的L型(反Γ)低通濾波器，用來抑制供電系統存在的共模EMI信號。其中，L1和L2構成共模扼流圈，由于實際應用中電感L1和L2的電感量是不一定相等的，于是，L1和L2之差便是差模電感Le，它和Cx又構成L-N獨立端口間的一個∏型低通濾波器，用來抑制差模EMI信號，從而實現對供電系統EMI信號的抑制，保護電子設備不受其影響。

　　實際應用中，在電源線中往往同時存在共模和差模干擾，一般低于1MHz頻率的干擾以差模為主，高于1MHz頻率的干擾以共模為主。因此電源EMI濾波器是由共模濾波電路和差模濾波電路綜合構成。

　　3 電源EMI濾波器的選用

　　選擇和使用電源EMI濾波器時，考慮最主要的特性參數有額定電壓、額定電流、插入損耗、阻抗搭配、工作環境條件(溫度等)，下面分別介紹，另外還要考慮體積、質量和可靠性等等。

　　3.1 額定電壓

　　額定電壓是電源EMI濾波器用在指定電源頻率時的工作電壓，也是濾波器最高允許的電壓值。如用在50Hz單相電源的濾波器，額定電壓為250V;用在50Hz三相電源的濾波器，額定電壓為440V。若輸入濾波器的電壓過高，會使內部電容器損壞。

　　3.2額定電流

　　額定電流(Ir)是在額定電壓和指定環境溫度條件下所允許的最大連續工作電流。

　　隨著環境溫度的升高，或由于電感導線的銅損，磁芯損耗以及周圍環境溫度等原因導致工作溫度高于室溫，這時候就難以確保插入損耗的性能。我們應該根據實際可能的最大工作電流和工作環境溫度來選擇濾波器的額定電流。

　　除特殊說明外，EMI濾波器說明書給出的額定電流均為室溫+25℃(標稱溫度)的值，同樣給定的典型插入損耗或曲線也均指+25℃的值。最大工作電流(Imax)、額定電流與溫度之間的存在如下關系： 字串3

　　式1.0中：Imax為最大工作電流，Ir為室溫下額定工作電流，Tmax為最高的工作溫度+85℃，Ta為實際工作溫度，Tr為室溫+25℃。根據式2.0，Imax/Ir與Ta的關系舉例說明：+25℃，Imax=Ir;+45℃，Imax=0.816Ir;+85℃，Imax=0。

　　另外，在國外一些濾波器公司規定，+40℃(標稱溫度)為工作電流值Ir 。

　　IEC氣候等級為25/085時，指定環境溫度為+40℃(標稱溫度)條件下，查取其他環境溫度所允許的工作電流曲線。

　　影響工作電流和環境關系的主要原因之一就是濾波器中的軟磁材料。EMI濾波器一般采用高磁導率軟磁材料錳鋅鐵氧體，初始磁導率μi=7000～10000，但其居里點溫度不高，優質的僅為130℃左右。磁導率越高，居里點溫度越低，過居里點后磁導率迅速下降，從而導致濾波器中的電感值下降，嚴重影響濾波效果。

　　因此要根據工作溫度來正確選擇電源濾波器的額定電流，或者改善濾波器的散熱條件(工作環境)來確保濾波器的安裝使用。

　　3.3插入損耗

　　3.3.1 插入損耗定義