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电源线滤波器 钱振宇 2008-4-18 QIANZHENYU 1 1 概述 当前电能的生产越来越多，用电的设备也越来越多，而在 用电设备中又大量采用了低功耗、高集成度和高速的集成 电路，其结果是设备的电磁干扰问题被大大突出出来了。 上述干扰和骚扰的传播途径中，电源线往往是最重要的媒 介，因为电源线的长度（包括设备的电源进线和电力传输 的架空线延伸在内）足以构成射频信号的有效被动天线 （电源线的长度达到射频信号波长的1/4）。此外，电网内 的各种设备开、关和运行中形成的骚动也在电网中肆意流 传。上述干扰对电网内的敏感设备的可靠工作造成威胁。 射频信号在电源线上的传输是以两种模式进行的，一种是 共模型式，在线（L ）—地（G ）及中线（N ）—地（G ） 两个路径上出现；另一种是差模型式，在线（L ）— 中线 （N ）中传播。 2008-4-18 QIANZHENYU 2 电源线滤波器则是安插在电源线和设备之间的一个专门用 来抑制射频信号传播的器件。它的作用实际上是双方向性 的，既能有效阻止外界的电磁干扰经电源线进入设备，又 能阻挡设备自身工作中产生的电磁骚扰经电源线进入电 网，传送到其他敏感设备。所以电源线滤波器是抗干扰和 干扰抑制中都用得着的一种器件。 从标准的执行角度看，传导骚扰的测试频率范围是10kHz～ 30MHz ；而辐射骚扰的测试频率范围是30MHz～1GHz。事 实上设备电源线上的干扰和抗干扰问题不可能这样依频率 来断然划分的。例如当设备电源线传导骚扰发射已经达 标，但设备的辐射发射尚不合格，而设计人员对设备的结 构一时又找不出更多破绽时，是不是还应当怀疑有经过电 源线进行高频段的辐射发射（共模性质的发射）的可能 性，必要时可通过对电源线滤波器的选择（选高频插入损 耗高的滤波器）或在下面要提到的铁氧体抗干扰磁芯的选 用（套在设备的电源线入口处），来提高其对辐射发射的 抑制能力。 2008-4-18 QIANZHENYU 3 下图是常见的几种电源滤波器的结构型式。从图中看，滤波 器有单相和三相的；从结构看，有带电源线插座的（通常是 单相），也有安装式的。 2008-4-18 QIANZHENYU 4 2 线路构成 电源线滤波器主要是由无源集中参数元件（电感、电容和 电阻）构成的，它在工作时不消耗能量，它能滤波，主要 是利用电容在高频时的低阻抗特性，将火线、中线上的高 频干扰导入地线（共模干扰的抑制），或将火线上的高频 干扰电流导入中线（差模干扰的抑制）；同时利用电感线 圈在高频时的高阻抗特性，将高频干扰波反射回干扰源。 针对后者，有人把这种电源线滤波器称为是“反射型”滤波 器。 一个好的电源线滤波器不仅要在所希望的阻带范围内有良 好的抑制特性，而且在其通带和过渡带中不产生明显的阻 尼振荡，在现实的环境中能可靠地工作。 2008-4-18 QIANZHENYU 5 下图是典型的单相电源线滤波器的线路结构，其中电感和 电容网络瞄准了存在于电网与负载（设备）之间的阻抗失 配，尽可能地减少电磁干扰从干扰源向另一侧转移。 2008-4-18 QIANZHENYU 6 图中，两个线圈绕在同一磁芯上（同名端都在线圈左 侧），这种接线对差模电流（包括电源电流）产生的磁通 相互抵消，不会产生磁路饱和；而对共模电流则体现一个 很大的电感，取得大的滤波效果，故这个电感被称为共模 电感。共模电感不会产生磁路饱和的这个特点，使得我们 在实际制作中经常采用高磁导率的铁氧体材料来制作共模 电感。滤波器的这一结构特点使得滤波器在很大程度上是 用来对付