中心議題：

• 抗幹擾濾波器特征
• 抗幹擾濾波器的應用
• EMI濾波器中電感材料的選擇

隨著開關電源類的數字電路的普及和發展
，電子設備輻射和泄漏的電磁波不僅嚴重幹擾其他電子設備正常工作
，導致設備功能紊亂、傳輸錯誤
、控製失靈，而且威脅著人類的健康與安全，已成為一種無形汙染，並不遜色於水
、空氣、噪聲等有形汙染的危害。因此降低電子設備的電磁幹擾(EMI)已成為世界電子行業關注的問題。為此歐洲共同體有關EMC委員會製定有關法令於1992年1月1日開始實施，曆時4年後於1996年1月1日最終生效。
　　
抗幹擾濾波器特征
　　
抗(kang)幹(gan)擾(rao)濾(lv)波(bo)器(qi)與(yu)通(tong)常(chang)的(de)信(xin)號(hao)濾(lv)波(bo)器(qi)之(zhi)間(jian)有(you)著(zhe)概(gai)念(nian)上(shang)的(de)區(qu)別(bie)。信(xin)號(hao)濾(lv)波(bo)器(qi)是(shi)在(zai)阻(zu)抗(kang)匹(pi)配(pei)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)工(gong)作(zuo)
，即(ji)通(tong)過(guo)濾(lv)波(bo)器(qi)要(yao)保(bao)持(chi)輸(shu)入(ru)與(yu)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)振(zhen)幅(fu)不(bu)變(bian)為(wei)前(qian)提(ti)，將(jiang)其(qi)中(zhong)部(bu)分(fen)頻(pin)域(yu)作(zuo)預(yu)期(qi)的(de)處(chu)理(li)和(he)變(bian)換(huan)。而(er)EMI濾波器用於抑製進入設備與出自設備的電磁幹擾，具有雙向抑製性。因此這就要求EMIlvboqideduankouchuyushebeichanshengzuidashipei。zheyangcainengshilvboqiduidianciganraodeshuaijiandengyuzishenwangluodeshuaijianzaijiashangshuruheshuchuduankousuochanshengdefanshe
，bixuzunxunruxiaguilv，jianbiao1。其中Rs為電網輸入阻抗，隨著電量大小而變化
；RL是EMI濾波器的輸出阻抗，隨負載大小而變。


從電學角度來說隻有阻抗不匹配的條件下才能在濾波器內產生最大的吸收(或損耗)，用EMC俗語稱之為“濾波器插入損耗”。EMIlvboqizhuyaoshixiaochuhuojiangdichuandaoganrao。shijishangchuandaoganraoyoufenweigongmoganraohechamoganrao，suoweigongmoganraoshizhixiangxianyudixianzhijianganraoxinhaodexiangweixiangtong、電位相等，而差模幹擾是相線間幹擾信號相位差180°(電位相等)。因此濾波電路也分為抗共模和抗差模幹擾電路，參見圖1。

圖中LC1LC2
，Cy1Cy2構成共模濾波電路，LC1LC2為共模濾波電感，而Ld1Ld2Cx1Cx2構成差模電路。共模電感Lc一般數值0.3mH～38mH，共模電容Cy
，隻要控製在漏電電流於<1mA條件下，選擇較大數值為準。而差模電感Ld一般在幾十至幾百微亨
，其電容應選耐壓大於1.4kV的陶瓷或聚酯電容。Ld1Ld2差模電感、電容值越大，低頻效果越好。市場上購買的EMI濾(lv)波(bo)器(qi)大(da)都(dou)是(shi)對(dui)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)設(she)計(ji)的(de)
，對(dui)差(cha)模(mo)抑(yi)製(zhi)效(xiao)果(guo)很(hen)差(cha)。實(shi)際(ji)上(shang)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)共(gong)模(mo)與(yu)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)同(tong)時(shi)存(cun)在(zai)
，特(te)別(bie)對(dui)於(yu)有(you)源(yuan)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)電(dian)路(lu)中(zhong)差(cha)模(mo)幹(gan)擾(rao)的(de)強(qiang)度(du)很(hen)大(da)。

對於開關電源，EMI濾波器對高頻的EMI信號抑製比低頻的EMI傳導消除容易得多。常常利用共模電感的差值形成的差模電感就能消除300kHz～30MHz傳導幹擾電平。設計和選用濾波器一定要根據電路的實際需要而定。首先測出傳導幹擾電平與所規定的EMC標準極限比較
，一般0.01MHz～0.1MHz是差模幹擾起主導作用
，0.1MHz～1MHz是差模與共模幹擾聯合作用
，而1MHz～30MHz主(zhu)要(yao)是(shi)共(gong)模(mo)幹(gan)擾(rao)起(qi)作(zuo)用(yong)。根(gen)據(ju)實(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)來(lai)判(pan)斷(duan)和(he)選(xuan)擇(ze)對(dui)超(chao)標(biao)信(xin)號(hao)有(you)抑(yi)製(zhi)作(zuo)用(yong)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)或(huo)器(qi)件(jian)。當(dang)然(ran)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)相(xiang)當(dang)複(fu)雜(za)，要(yao)有(you)相(xiang)當(dang)高(gao)的(de)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)和(he)經(jing)驗(yan)。
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EMI濾波器中電感材料的選擇
　　
降低電子設備的電磁幹擾已成為電子產品是否有市場的關鍵問題。而軟磁材料已成為EMI濾波器中不可少的元件
，並起著舉足輕重的作用。現在用軟磁材料製成的各種抑製EMIyuanqijianguangfandiyingyongyugezhongdianzidianluheshebeizhizhong。zheshiyinweiruancicailiaojuyoutadutedexingneng
，zhishiqizaikangdianciganraolingyufahuizhuyaozuoyong。raner
，dianzichanpinshengchanchangjiaxiwangnengdedaotongyongEMI濾波器對所有的電子設備都能把幹擾降低到標準以下，這是不現實的。EMI濾波器的設計要根據該電子設備的EMC標準，即需要衰減EMI信號的頻段範圍和超標電平高低來選擇，特別是其中的軟磁材料。

因為軟磁材料種類繁多，各有自己的電磁特征。除了基本磁參數如Bsμi損耗外，還要利用它們的電特性
、電阻率、頻寬、zukangdeng。genjusuoxushuaijianganraoxinhaofanwei，quedingduiyingdelvbodianlu，ranhouzaijingxintiaoxuanshiheyugaipinduandecixingcailiao
，lvbodiangancainengdadaozuijingjihezuijiaxiaoguo。xiangyongyizhongcailiaomanzugezhongkangganraolvboqishibunengdadaoyuqixiaoguode
，bixuxuanyongshihegaipinduandecixingcailiao。congcailiaodeguandiankan
，EMI濾(lv)波(bo)器(qi)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)阻(zu)隔(ge)不(bu)需(xu)要(yao)的(de)信(xin)號(hao)並(bing)以(yi)發(fa)熱(re)的(de)形(xing)式(shi)消(xiao)耗(hao)掉(diao)，而(er)讓(rang)需(xu)要(yao)的(de)信(xin)號(hao)無(wu)衰(shuai)減(jian)或(huo)幾(ji)乎(hu)不(bu)衰(shuai)減(jian)地(di)通(tong)過(guo)。值(zhi)得(de)指(zhi)出(chu)的(de)是(shi)以(yi)發(fa)熱(re)形(xing)式(shi)所(suo)消(xiao)耗(hao)掉(diao)的(de)能(neng)量(liang)並(bing)不(bu)是(shi)指(zhi)線(xian)圈(quan)在(zai)電(dian)流(liu)作(zuo)用(yong)下(xia)的(de)焦(jiao)耳(er)熱(re)（即I2R）。故(gu)在(zai)繞(rao)製(zhi)線(xian)圈(quan)時(shi)一(yi)定(ding)要(yao)選(xuan)用(yong)足(zu)夠(gou)大(da)線(xian)徑(jing)的(de)銅(tong)線(xian)，盡(jin)量(liang)減(jian)少(shao)這(zhe)種(zhong)能(neng)量(liang)的(de)損(sun)耗(hao)。從(cong)電(dian)學(xue)觀(guan)點(dian)可(ke)把(ba)濾(lv)波(bo)器(qi)中(zhong)帶(dai)有(you)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)感(gan)在(zai)頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)時(shi)等(deng)效(xiao)為(wei)純(chun)電(dian)感(gan)L和純電阻R的串聯
，其阻抗Z=R＋jωL。對於平均直徑為D的圓環，根據安培定律和電磁感應定律可得到：
e=N1S•dB/dt
H=N1I/l
　　式中N1，I——為環形磁芯上激磁線圈匝數和電流；S——磁芯截麵積
；l——平均磁路長度（πD）。
　　用相量表示為：


　式中μ=μ′－jμ″
　　磁芯在低頻時可等效為：Z=R＋jωL=E/Im
　　代入上式


　於是可以得到:

通過上式把磁學參數與電學參數直接聯係起來。它表示磁性材料的磁性參數在電路中充當的角色。式(1)表述電路中的電感直接與磁材料的彈性磁導率μ′有關
，表示器件的儲能大小與頻率無關的純電感性。而電路中電阻R與磁性材料複數磁導率的虛數部分μ″有關。式(2)則既與材料的渦流損耗
、磁滯損耗及剩餘損耗等有關，並且與頻率也有關。反映在電學上就相當於等效電阻R。

最後都轉變成器件的熱能散發到空間，而EMI濾波器中的電感能夠濾去幹擾信號就是利用了磁性材料的這一特征。從另一個角度看
，EMI濾波電感發熱是正常的，隻要不影響電路的正常工作就行了。圖2是濾波器電感在串聯等效電路中R與頻率關係曲線。相當於電感的插入損耗曲線。在低頻段即f〈f1時
，電感在電路中阻抗R小得可以不計，電流風乎無損耗的流過。在此階段電感磁世間本身耗能很少，主要是線圈發熱為主（I2R）。

隻有大電流工作環境下才考慮這一部分能量轉換的熱量。如在大功率晶閘管調光燈電路中的抗幹擾電感
，因為電流高達20A～50A

，甚至更高，即使線繞電阻很小，但能量與電流的平方成正比，所以線圈的發熱量很大。這時隻有增加銅線的線徑（單股或多股）
，才可使線圈溫度大幅度下降。當頻率在f1～fc頻段時，由陰抗曲線可以看出等效電阻R隨頻率提高而逐漸增大。這說明電路電感儲能的功能隨頻率的升高而降低，損耗隨頻率而增加。在fc點附近等效電阻R迅xun速su增zeng加jia，從cong磁ci學xue的de觀guan點dian看kan
，磁ci性xing材cai料liao吸xi收shou了le電dian路lu中zhong的de高gao頻pin能neng量liang轉zhuan變bian成cheng材cai料liao內nei部bu損sun耗hao，如ru磁ci疇chou壁bi的de運yun動dong及ji其qi引yin起qi的de微wei渦wo流liu效xiao應ying等deng微wei觀guan損sun耗hao。在zaifc點附近不再具有貯能作用。而fc的高低與磁性材料性能有關。

一般來說鐵氧體材料fc高，金屬磁性材料fc
；較低。但對同一種材料可改變製作工藝材料的成分
，人為地調節fc的高低。當頻率超過fc以後阻抗開始下降，而到f2時雙出現小的峰值，這是在高頻下寄生電容Cw引起的諧振吸收。這個峰值的頻率高低與電感分布參數有關，與材料的性能關係不大。實際上EMI濾波電感的抗幹擾作用就是利用磁性材料這個特征。