2020电路原理与设计 EMI抑制设计.ppt

电路原理与设计 -EMI 抑制设计 编制：赵春阳 校对： 审核： 批准： 2014 年 12 月 29 日 版本变更记录 日期 2015.5.4 版本 1.0 变更事项 责任人 赵春阳 备注 2 2020/3/24 纲要 1 2 3 4 5 6 电磁干扰 EMI 抑制电路的组成 共模干扰与差模干扰 EMI 滤波电感的设计要点 测试 标准 总结 3 2020/3/24 EMI 滤波器 序言 电源线是干扰传入设备和传出设备的主要途径，通过电源线，电网的干扰可以传入设备，干扰设备的正常工 作，同样设备产生的干扰也可能通过电源线传到电网上，干扰其他设备的正常工作。 所以 必须在设备的电源进线处加入 EMI 滤波器。 组成 标准的 EMI 滤波器通常由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路，其作用是允许设备正常工作时的频 率信号进入设备，而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。 EMI 滤波电路： 由共模滤波电路和差模滤波电路组成。一方面滤除电网谐波及浪涌，使其不影响高频开关电 源的正常工作。另一方面由于电源工作时，电源的功率开关管、变压器处于高频的开关状态，电压、电流的 快速跳变会产生很干扰噪音，而 EMI 电路主要是阻止这些干扰噪声串入电网影响其它的电子设备。 4 2020/3/24 共模与差模 抗电磁波干扰用的两种电感：共模电感和差模电感： 1 、两根电源线对地之间干扰叫共模干扰。两根电源线之间的干扰叫差模干扰。 2 、抑制共模干扰的滤波电感叫共模电感。抑制差模干扰的滤波电感叫差模电感。 3 、共模电感是绕在同一铁心上的圈数相等、导线直径相等、绕向相反的两组线圈。差模电感是 绕在一个铁心上的一个线圈。 4 、共模电感的特点是：由于同一铁心上的两组线圈的绕向相反，所以铁心不怕饱和。市场上用 的最多的磁芯材料是高导铁氧体材料。 5 、差模电感的特点是应用在大电流的场合。由于一个铁心上绕的一个线圈，当流进线圈的电流 增大时，线圈中的铁心会饱和，因此市场上用的最多的铁心材料是金属粉心材料。特别是铁粉 心材料 5 2020/3/24 共模差模噪声 6 2020/3/24 共模电感的设计 开关电源一般工作频率 20KHz 以上，而电源产生的有害噪声比 20KHz 高，往往在 100KHz ～ 50MHz 之间。 对于电感来讲，大多数磁芯材质选择铁氧体，因为在有害频带内能提供最高的 阻抗。 对于共模噪声滤波器环形磁芯是最普及的，他们不贵、漏磁也低。 对于滤波器中的共模或差模扼流圈一般情况下要自己动手设计。电感的取值和材料的选取 原则： 1 、磁芯材料的频率范围要宽，要保证最高频率在 1GHz ，即在很宽的频率范围内有比较 稳定的磁导率。 2 、磁导率高，但实际中很难满足这一要求，所以。磁导率往往分段考虑。所以磁芯材 料一般为铁氧体。 经验值：共模电量一般在 1.5mH~5mH, 差模电感量一般在 10~50uH 。 7 2020/3/24 滤波电感的设计 对于输入端来说，电源模块内部的干扰信号不能返回给电网，所以输入端的滤波器要做得 比较好才行，因为输入端的 Y 电容一般都是很小的，所以只有把共模电感量做大了，才能得到 一个比较低的转折频率，这样模块内部的干扰信号就可以被滤除得很好，最大限度减小对电网 的干扰。 电感量越大，共模滤波部分的转折频率越低，对低频共模电流噪声信号能够起到够好的衰 减作用。从另外一个角度来看，这个电感量越大，对共模电流噪声的抑制作用越强，相当于将 共模电流的路径阻断，然后通过低阻抗的共模电容将这个信号旁路掉。 8 2020/3/24 滤波电容（安规电容） 滤波电容 与一般的滤波器不同， EMI 滤波器典型结构中电容使用了两种下标，接于相线和中线之间，称 为差模电容，接于相线或中线与地之间，称为共模电容，下标 X 和 Y 不仅表明了它在滤波电路中 的作用，还表明了它在滤波电路中的安全等级。在设计或选用滤波器时都必须充分考虑这两类 电容的安全性能，因为它直接关系到滤波网络的安全性能。 一般的 EMI 滤波器中有两组电容，即跨接在电源线之间起差模抑制作用的 X 电容和接在电源线和 地之间起共模抑制作用的 Y 电容。 对于 X 电容其额定电压应和电网电压相当，其容量可以选的大一些，典型值 0.05uF~1uF 。 对于 Y 电容取值允许的情况下越大越好，但如果 Y 电容时效会导致人员电击，所以对其最大漏电 电流 Ig 有限制， Ig 的大小由产品规定，一般为 0.5~8mA 。 Y 电容的最大容量可用公式计算 CY=IgUm × 2π*Fm × 106 (nF) [Um 电网电压 (V) ;Fm 电网频率 (Hz); Ig 漏电电流 (mA )] 另外，为了获得较好的高频特性、降低高频等效串联电阻和等效串联电感， X 电容和