第4章(3)-干扰滤波技术.pptVIP

第4章（3） 电磁干扰滤波技术 干扰滤波在EMC设计中作用 差模干扰和共模干扰 常用干扰滤波电路 怎样制作有效的滤波器 正确使用滤波器 屏蔽技术是为了防护辐射干扰 滤波技术就是为了抑制传导干扰 需要实施滤波的情况： 在高频系统中，为了抑制工作频带以外的任何频带上的干扰信号 在各种信号电路中，为了消除频谱成分不同于有用信号的干扰信号 在电源电路、操纵电路、控制电路及转换电路中，为了消除沿这些电路的干扰作用 一、滤波器的作用 滤波器的作用 满足电源线干扰发射和抗扰度要求 满足抗扰度及设备辐射发射要求 要注意的是： 造成这种干扰的电流的原因有三个： 1、外界电磁场在电缆中的所有导线上感应出来电压(这个电压相对于大地是等幅同相的) ，这个电压产生电流； 2、由于电缆两端的设备所接的地电位不同所致，在这个地电压的驱动下产生电流； 3、设备上的电缆与大地之间有电位差，这样电缆上会有共模电流。 从定义容易理解，共模电流本身并不会对电路产生影响，只有当共模电流转变为差模电流（电压）时，才会对电路产生影响。这种情况发生在电路不平衡的情况下。 另外，如果设备在其电缆上产生共模电流，则电缆会产生强烈的电磁辐射，造成设备不能满足电磁兼容标准中对辐射发射的限制要求，或对其它设备造成干扰。 二、差模干扰和共模干扰 2、共模/差模干扰的产生 开关电源噪声 开关电源产生的噪声有两类： 第一类：由于非线性产生的，为电源基频的奇次谐波。电磁兼容标准对这种谐波发射的都有限制。（GJB 151A中的 CE101） 第二类：开关工作模式产生的，频率较低的成分以差模形式出现在电源输入线上，频率较高的成分以共模形式出现。 共模噪声是由于高频成份辐射产生的： 三极管与散热片之间的寄生电容，将三极管的开关噪声耦合到地线上， 脉冲回路产生的辐射感应到所有导线上 负载电流越大，或输入电压越低，则差模干扰越强 共模干扰当输入电压最高时，最大，与负载无关。 三、常用干扰滤波器的分类 电磁兼容设计中，低通滤波器用得最多，因为： 电磁干扰大多频率较高的信号，因为频率越高的信号越容易辐射和耦合 数字电路中许多高次谐波是电路工作所不需要的，必须滤除，防止对其它电路产生干扰。 电源线上的滤波器都是低通滤波器。 高通滤波器用在干扰频率比信号频率低的场合，如在一些靠近电源线的敏感信号线上滤除电源谐波造成的干扰。 带通滤波器用在信号频率仅占较窄带宽的场合，如通信接收机的的天线端口上要安装带通滤波器，仅允许通信信号通过。 带阻滤波器用在干扰频率带宽较窄，而信号频率较宽的场合，如距离大功率电台很近的电缆端口处要安装阻带频率等于电台发射频率的带阻滤波器。 低通滤波器类型 不同结构的滤波电路主要有两点不同： 1 电路中的滤波器件越多，则滤波器阻带的衰减越大，滤波器通带与阻带之间的过渡带越短。 2 不同结构的滤波电路适合于不同的源阻抗和负载阻抗。 滤波器插入损耗的定义 滤波器对干扰的衰减作用用插入损耗表征， 插入损耗IL的定义： IL = 20 lg（V1 / V2） dB 式中： V1 是信号源与测量仪表（频谱仪、接收机、高频毫伏表等）直接连通时，仪表的读数， V2是在信号源与测量仪表之间插入滤波器时，仪表的读数。 实际测量时，要注意滤波器输入输出端在高频时的耦合，另外，滤波器的接地线较长时，会使高频插入损耗值减小。 设计时：在保证滤波器安全，环境、机械、和可靠性能满足有关标准的要求的前提下，实现尽可能高的插入损耗； 应用时：在安全，环境、和可靠性能满足要求后，总是选用插入损耗高的滤波器； 因为，很高的插入损耗意味着对干扰信号的抑制能力强。 过渡带与器件数量的关系： 当严格按照滤波器设计方法设计滤波电路时，每增加一个器件，过渡带的斜率增加 20dB/十倍频程，或 6dB/倍频程。 因此，若滤波器由N个器件构成，则过渡带的斜率为 20NdB/十倍频程，或 6NdB/倍频程。 怎样确定过渡带? 两种情况下要求过渡带较短。 一种情况是：干扰信号的频率与工作信号频率靠的较近时；例如，有用信号的频率为10～50MHz，干扰的频率为100MHz，需要将干扰抑制20dB（这是较低的要求），则要求滤波器的阶数至少为4阶。 另一种情况是：干扰的强度较强，需要抑制量较大；例如，有用信号的频率为10MHz以下，干扰的频率为100MHz，需要将干扰抑制60dB，则要求滤波器的阶数至少为3阶 。 增加滤波器的器件数仅增加了过渡带的斜率，而不能改变滤波器的截止频率。 滤波器的截止频率与滤波器件的参数有关。例如，要增加滤波器对较低频率干扰的衰减，只能通过增加电感的电感量或电容的电容量。 注意：不要试图用有源滤波器来解决电磁干扰的问题，因为有源器件（运算放大器）本身又是一个干扰