中心論題：

• EMI濾波器的構造原理、基本電路及典型應用
• EMI濾波器在開關電源中的應用
• EMI濾波器的主要技術參數及測量插入損耗的方法

解決方案：

• 采用兩級濾波
  ，抑製串模、共模幹擾
• 單片開關電源采用簡易式單級EMI濾波器
• 逐點測出插入損耗，繪出插入損耗曲線
• 用電子開關對兩種測試電路進行快速切換

 
隨著電子設備、計算機與家用電器的大量湧現和廣泛普及，電網噪聲幹擾日益嚴重並形成一種公害。特別是瞬態噪聲幹擾，其上升速度快、持續時間短
、電壓振幅度高(幾百伏至幾千伏)、隨機性強，對微機和數字電路易產生嚴重幹擾，常使人防不勝防
，這已引起國內外電子界的高度重視。

電磁幹擾濾波器(EMI Filter)是shi近jin年nian來lai被bei推tui廣guang應ying用yong的de一yi種zhong新xin型xing組zu合he器qi件jian。它ta能neng有you效xiao地di抑yi製zhi電dian網wang噪zao聲sheng
，提ti高gao電dian子zi設she備bei的de抗kang幹gan擾rao能neng力li及ji係xi統tong的de可ke靠kao性xing，可ke廣guang泛fan用yong於yu電dian子zi測ce量liang儀yi器qi

、計算機機房設備
、開關電源、測控係統等領域。
 
電磁幹擾濾波器的構造原理及應用
a.構造原理
電源噪聲是電磁幹擾的一種，其傳導噪聲的頻譜大致為10kHz~30MHz，最高可達150MHz。根據傳播方向的不同
，電源噪聲可分為兩大類：一(yi)類(lei)是(shi)從(cong)電(dian)源(yuan)進(jin)線(xian)引(yin)入(ru)的(de)外(wai)界(jie)幹(gan)擾(rao)，另(ling)一(yi)類(lei)是(shi)由(you)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)並(bing)經(jing)電(dian)源(yuan)線(xian)傳(chuan)導(dao)出(chu)去(qu)的(de)噪(zao)聲(sheng)。這(zhe)表(biao)明(ming)噪(zao)聲(sheng)屬(shu)於(yu)雙(shuang)向(xiang)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)，電(dian)子(zi)設(she)備(bei)既(ji)是(shi)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)的(de)對(dui)象(xiang)，又(you)是(shi)一(yi)個(ge)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)。若(ruo)從(cong)形(xing)成(cheng)特(te)點(dian)看(kan)，噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)分(fen)串(chuan)模(mo)幹(gan)擾(rao)與(yu)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)兩(liang)種(zhong)。串(chuan)模(mo)幹(gan)擾(rao)是(shi)兩(liang)條(tiao)電(dian)源(yuan)線(xian)之(zhi)間(jian)(簡稱線對線)的噪聲

，共模幹擾則是兩條電源線對大地(簡稱線對地)的噪聲。因此，電磁幹擾濾波器應符合電磁兼容性(EMC)的(de)要(yao)求(qiu)
，也(ye)必(bi)須(xu)是(shi)雙(shuang)向(xiang)射(she)頻(pin)濾(lv)波(bo)器(qi)，一(yi)方(fang)麵(mian)要(yao)濾(lv)除(chu)從(cong)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)線(xian)上(shang)引(yin)入(ru)的(de)外(wai)部(bu)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)還(hai)能(neng)避(bi)免(mian)本(ben)身(shen)設(she)備(bei)向(xiang)外(wai)部(bu)發(fa)出(chu)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)，以(yi)免(mian)影(ying)響(xiang)同(tong)一(yi)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)下(xia)其(qi)他(ta)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。此(ci)外(wai)，電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)濾(lv)波(bo)器(qi)應(ying)對(dui)串(chuan)模(mo)
、共模幹擾都起到抑製作用。

b.基本電路及典型應用
電磁幹擾濾波器的基本電路如圖1所示。

該五端器件有兩個輸入端

、兩個輸出端和一個接地端，使用時外殼應接通大地。電路中包括共模扼流圈(亦稱共模電感)L
、濾波電容C1~C4。Ｌ對(dui)串(chuan)模(mo)幹(gan)擾(rao)不(bu)起(qi)作(zuo)用(yong)，但(dan)當(dang)出(chu)現(xian)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)時(shi)，由(you)於(yu)兩(liang)個(ge)線(xian)圈(quan)的(de)磁(ci)通(tong)方(fang)向(xiang)相(xiang)同(tong)，經(jing)過(guo)耦(ou)合(he)後(hou)總(zong)電(dian)感(gan)量(liang)迅(xun)速(su)增(zeng)大(da)，因(yin)此(ci)對(dui)共(gong)模(mo)信(xin)號(hao)呈(cheng)現(xian)很(hen)大(da)的(de)感(gan)抗(kang)，使(shi)之(zhi)不(bu)易(yi)通(tong)過(guo)，故(gu)稱(cheng)作(zuo)共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)。它(ta)的(de)兩(liang)個(ge)線(xian)圈(quan)分(fen)別(bie)繞(rao)在(zai)低(di)損(sun)耗(hao)、高導磁率的鐵氧體磁環上，當有電流通過時
，兩個線圈上的磁場就會互相加強。L的電感量與EMI濾波器的額定電流I有關，參見表1。

xuyaozhichu，dangedingdianliujiaodashi，gongmoeliuquandexianjingyeyaoxiangyingzengda，yibiannengchengshoujiaodadedianliu。ciwai，shidangzengjiadianganliang，kegaishandipinshuaijiantexing。C1和C2采用薄膜電容器
，容量範圍大致是0.01Μf~0.47μF，主要用來濾除串模幹擾。C3和C4跨接在輸出端，並將電容器的中點接地，能有效地抑製共模幹擾。C3和C4亦可並聯在輸入端，仍選用陶瓷電容，容量範圍是2200Pf~0.1μF。為減小漏電流，電容量不得超過0.1μF，並且電容器中點應與大地接通。C1~C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。圖2示出一種兩級複合式EMI濾波器的內部電路，由於采用兩級(亦稱兩節)lvbo，yincilvchuzaoshengdexiaoguogengjia。zhenduimouxieyonghuxianchangcunzaizhongfupinlvweijiqianhezidekuaisushuntaiqunmaichongganraodewenti，guoneiwaihaikaifachuqunmaichonglvboqi(亦稱群脈衝對抗器)，能對上述幹擾起到抑製作用。
 
EMI濾波器在開關電源中的應用
為減小體積、降低成本，單片開關電源一般采用簡易式單級EMI濾波器
，典型電路如圖3所示

圖(a)與圖(b)中的電容器C能濾除串模幹擾，區別僅是圖(a)將C接在輸入端
， 圖(b)則接到輸出端。圖(c)、(d)所示電路較複雜，抑製幹擾的效果更佳。圖(c)中的L

、C1和C2用來濾除共模幹擾
，C3和C4濾除串模幹擾。R為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性
；斷電後還能使電源的進線端L
、N不帶電，保證使用的安全性。圖(d)則是把共模幹擾濾波電容C3和C4接在輸出端。
EMI濾波器能有效抑製單片開關電源的電磁幹擾。圖4中曲線a為不加EMI濾波器時開關電源上0.15MHz~30MHz傳導噪聲的波形(即電磁幹擾峰值包絡線)。曲線b是插入如圖3(d)所示EMI濾波器後的波形，能將電磁幹擾衰減50dBμV~70dBμV。顯然，這種EMI濾波器的效果更佳。
 

EMI濾波器的技術參數及測試方法
a.主要技術參數
EMI濾波器的主要技術參數有：額定電壓、額定電流、漏電流、測試電壓
、絕緣電阻、直流電阻、使用溫度範圍、工作溫升Tr、插入損耗AdB
、外形尺寸、重量等。上述參數中最重要的是插入損耗(亦稱插入衰減)
，它是評價電磁幹擾濾波器性能優劣的主要指標。
插入損耗(AdB)是頻率的函數，用dB表示。設電磁幹擾濾波器插入前後傳輸到負載上的噪聲功率分別為P1

、P2，有公式：
AdB=10lg P1/P2(1)
假定負載阻抗在插入前後始終保持不變，則P1=V12/Z，P2=V22/Z。式中V1是噪聲源直接加到負載上的電壓
，V2是在噪聲源與負載之間插入電磁幹擾濾波器後負載上的噪聲電壓，且V2＜＜V1。代入(1)式中得到
AdB=20lg (2)
插入損耗用分貝(dB)表(biao)示(shi)，分(fen)貝(bei)值(zhi)愈(yu)大(da)，說(shuo)明(ming)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)幹(gan)擾(rao)的(de)能(neng)力(li)愈(yu)強(qiang)。鑒(jian)於(yu)理(li)論(lun)計(ji)算(suan)比(bi)較(jiao)煩(fan)瑣(suo)且(qie)誤(wu)差(cha)較(jiao)大(da)
，通(tong)常(chang)是(shi)由(you)生(sheng)產(chan)廠(chang)家(jia)進(jin)行(xing)實(shi)際(ji)測(ce)量(liang)，根(gen)據(ju)噪(zao)聲(sheng)頻(pin)譜(pu)逐(zhu)點(dian)測(ce)出(chu)所(suo)對(dui)應(ying)的(de)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)，然(ran)後(hou)繪(hui)出(chu)典(dian)型(xing)的(de)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)曲(qu)線(xian)，提(ti)供(gong)給(gei)用(yong)戶(hu)。

圖5給出一條典型曲線。由圖可見，該產品可將1MHz~30MHz的噪聲電壓衰減65dB。
計算EMI濾波器對地漏電流的公式為
ILD=2πfCVC(3)
式中
，ILD為漏電流，f是電網頻率。以圖1為例，f=50Hz，C=C3+C4=4400pF，VC是C3
、C4上的壓降，亦即輸出端的對地電壓
，可取VC≈220V/2=110V。由(3)式不難算出，此時漏電流ILD=0.15mA。C3和C4若選4700pF，則C=4700pFX2=9400pF

，ILD=0.32mA。顯然，漏電流與C成正比。對漏電流的要求是愈小愈好，這樣安全性高，一般應為幾百微安至幾毫安。在電子醫療設備中對漏電流的要求更為嚴格。
需要指出，額定電流還與環境溫度TA有關。例如國外有的生產廠家給出下述經驗公式：
I=I1(4)
式中，I1是40°C時的額定電流。舉例說明
，當TA=50℃時，I=0.88I1；而當TA=25℃時，I=1.1511。這表明，額定電流值隨溫度的降低而增大，這是由於散熱條件改善的緣故。
b.測量插入損耗的方法
測量插入損耗的電路如圖6所示。

e是噪聲信號發生器
，Zi是信號源的內部阻抗，ZL是負載阻抗，一般取50Ω。噪聲頻率範圍可選10kHz~30MHz。首先要在不同頻率下分別測出插入前後負載上的噪聲壓降V1、V2

，再代入(2)式中計算出每個頻率點的AdB值，最後繪出插入損耗曲線。需要指出，上述測試方法比較煩瑣
，每次都要拆裝EMI濾波器。為此可用電子開關對兩種測試電路進行快速切換。