EMI電源濾波器的主要性能指標(biāo)一般包括插入損耗、頻率特性、阻抗匹配、額定的電流值、絕緣電阻值、漏電流、物理尺寸及重量、使用環(huán)境以及本身的可靠性。在使用時考慮最多的是額定的電壓及電流值、插入損耗、漏電流三項。
當(dāng)我們選用電源濾波器時,應(yīng)主要考慮三個方面的指標(biāo):
一、首先是電壓/電源
電源可分為交流電源和DC電源。相應(yīng)地,許多廠家的電力濾波器也可以分為AC和DC。
從原理上講,交流電源濾波器既可用于交流電源又可用于直流電源,但直流濾波器不能用于通信,這主要是由于直流濾波器中電容器的低電壓電阻造成的,并且可能有高的交流損耗并引起過熱。即使直流濾波器的電壓電阻也沒有問題,因為DC濾波器采用大容量共模濾波電容器,如果漏電流將超過漏電流問題。
因此,直流電源濾波器絕對不能用在交流的場合。
交流濾波器用在直流場合,從安全的角度看沒有問題,但要付出成本和體積的代價;在樣機階段,如果手頭正好有交流濾波器,可以代替直流濾波器。
當(dāng)電源濾波器的工作電流超過額定電流時,不僅會造成濾波器過熱,而且會導(dǎo)致濾波器的低頻濾波性能降低。這是因為濾波器中的電感在較大電流的情況下,磁芯會發(fā)生飽和現(xiàn)象,使實際電感量減小。因此,確定濾波器的額定工作電流時,要以設(shè)備的最大工作電流為準(zhǔn),確保濾波器在最大電流狀態(tài)下具有良好的性能,否則當(dāng)干擾在最大工作電流狀態(tài)下出現(xiàn)時,設(shè)備會受到干擾或傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)。
在確定濾波器的額定電流時,要留有一定的余量;特別是人們習(xí)慣上對交流電稱“有效值”,而不是交流電的“峰值”,留有一定余量是非常有必要的。一般濾波器的額定電流值應(yīng)取實際電流值的1.5倍。
二、其次是插入損耗
從抑制干擾的角度考慮,插入損耗是最重要的指標(biāo)。插入損耗分為差模插入損耗和共模插入損耗。
選用電源濾波器是怎樣確定所需要的插入損耗呢
首先在設(shè)備的電源入口處不安裝濾波器,對設(shè)備進行傳導(dǎo)發(fā)射和傳導(dǎo)敏感度的測量,并與要滿足的標(biāo)準(zhǔn)進行比較,看兩者之間相差多少分貝,濾波器的作用是彌補上這個差距。
以抑制設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射為例,給出了確定濾波器插入損耗的過程:
1、首先將設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射值最大包絡(luò)線
(a)與標(biāo)準(zhǔn)給出的限制值線
(b)相比較,計算其差值得到需要的插入損耗值
(c)。由于電源濾波器是低通濾波器將插入損耗線(c)變換為低通濾波器插入損耗的形式(d),(d)就是濾波器需要的插入損耗值。
注意:
(d)并不是低頻濾波器的特性,而是一個帶阻濾波器的特性,這是考慮到實際濾波器的非理想性。
但如果從廠家的產(chǎn)品樣本上選擇插入損耗值滿足(d)的濾波器,十有八九會失敗。因為廠家產(chǎn)品樣本上的數(shù)據(jù)是在濾波器兩端阻抗為50Ω的條件下測得的,而實際使用條件并不是這樣。因此在實際使用條件下,濾波器的插入損耗會有所降低。為了保險起見,在從產(chǎn)品樣本中選擇濾波器時,應(yīng)加20dB的余量,這就得到了(e)。從樣本上選擇濾波器,其插入損耗應(yīng)滿足(e)的要求。
實際電源濾波器與理想濾波器的差距:
理想的電源濾波器是低通濾波器,但實際的電源濾波器通常是帶阻濾波器。造成這種差別的原因是電容器和電感器的非理想性。
電容器的引線是有電感的,而電感線圈上又存在著寄生電容,盡管這些電感、電容很小,但當(dāng)頻率較高時,它們的影響是不能忽略的。因此由實際電感、電容器構(gòu)成的低通濾波器電路在頻率較高時,就變成了一個帶阻濾波器電路。
此外,高頻時器件之間的耦合也是造成濾波器在高頻區(qū)間插入損耗減小的一個原因。
即使濾波器的電路結(jié)構(gòu)完全相同,由于器件的特性不同、器件的安裝方式的不同、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同,它們的高頻性能會差很多。濾波器的電路結(jié)構(gòu)僅決定了濾波器的低頻特性。
要想提高濾波器的高頻性能,生產(chǎn)時需要從許多方面注意制作工藝,如選用電感小的電容器、制作寄生電容小的電感、焊接時電容器的引線盡量短、在內(nèi)部采取適當(dāng)?shù)母綦x等。
電源濾波器高頻插入損耗的重要性
許多人認(rèn)為,既然傳導(dǎo)發(fā)射極限值的頻率上限30MHz,那么就沒有必要對濾波器的高頻衰減提出要求。這是一個誤解,也正是存在這種錯誤的概念讓許多人在使設(shè)備滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的過程中走了很長彎路,浪費了大量的時間和經(jīng)費。
由于設(shè)備上的電纜是高效的輻射天線,當(dāng)電纜上有高頻傳導(dǎo)電流時,會產(chǎn)生強烈的輻射,使設(shè)備不能滿足輻射發(fā)射極限值的要求。
因此,當(dāng)電源線上有高頻干擾電流時,同樣也會產(chǎn)生輻射,使設(shè)備的輻射發(fā)射超標(biāo)。對于一個沒有電磁兼容經(jīng)驗的人來說,這個問題是很難發(fā)現(xiàn)的;因為當(dāng)他所開發(fā)的設(shè)備輻射發(fā)射超標(biāo)時,它會從機箱、信號電纜等環(huán)節(jié)檢查(這是許多教科書和培訓(xùn)班中所介紹的),而根本想不到會是電源線的問題。
特別是設(shè)備的電源線傳導(dǎo)發(fā)射已經(jīng)滿足了標(biāo)準(zhǔn)要求時,它絕想不到應(yīng)再次檢查電源線是否有問題,所以,電源濾波器的高頻特性是十分重要的。特別提示:當(dāng)設(shè)備的輻射發(fā)射不合格時,別忘記檢查電源線的共模傳導(dǎo)發(fā)射,很多場合輻射發(fā)射的超標(biāo)時由于電源線上的共模電流造成的。
三、最后是結(jié)構(gòu)尺寸
由于濾波器內(nèi)部一般是經(jīng)過灌封處理的,因此環(huán)境特性不是主要問題。但是所有的灌封材料和濾波電容器的溫度特性對電源濾波器的環(huán)境特性有一定的影響。