對于交流電源供電的設備，通常的做法是使用模塊化 交流線路濾波器，該濾波器集成到連接器中或作為機箱安裝部件安裝，尤其是在工業、醫療保健和 ITE 等專業環境中。該設備通常包括嵌入式 AC-DC 轉換器或電源，也可能安裝在機箱上，有時也可能安裝在機架或 PCB 上。在每種情況下，電源作為獨立部件都將始終滿足發射的法定要求，通常針對傳導和輻射干擾符合 EN55011/EN55032。但額外的過濾可能仍然是必要的。

經驗豐富的設備設計人員早就知道，簡單地使用合規組件并不能保證最終產品的 EMC 合規性“通過”。原因是多種多樣的。例如，設備 AC-DC 轉換器的一致性測試是在非常特定的條件下進行的，即假定的交流線路阻抗、輸出負載、電纜長度和布線以及部件相對于地面的位置。當使用這種內部安裝的 AC-DC 轉換器測試最終產品時，所有這些條件都會發生變化，從而導致不同且通常更差的傳導 EMI 特征。來自其他組件的輻射 EMI 也可以在電源線上拾取，從而增加傳導水平。

模塊化濾波器可以實現系統 EMI 合規性

外部模塊化過濾器可能是解決方案，但有數百種可供選擇，哪個是最佳的？讓我們先看看典型商用濾波器的內部電路，并考慮每個組件的作用（圖 1）。

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圖 1： 這種典型的模塊化 EMI 濾波器使用 CX 電容器來衰減差模噪聲，并使用電感器-電容器組合來降低共模噪聲。

電容器 CX 衰減差模噪聲、信號和由轉換器內電流快速變化產生的從線路到零線的尖峰。電容器將被評為 X1、X2 或 X3，因為它們能夠承受交流線路上的電壓瞬變。電感器 L 是一個共模或電流補償扼流圈，具有如圖所示的兩個相位的繞組。共模噪聲由轉換器內的電壓快速變化產生，從線路和中性線到地，將扼流圈視為高阻抗，每個 CY 電容器將噪聲電流轉移到地。通過扼流圈上兩個繞組的正常運行電流會導致磁芯中的磁場抵消，因此可以使用高電感值而無需擔心磁飽和。經常，

雖然 CX 可以是實際限制內的任何電容值，但兩個 CY 值受接地泄漏電流要求的限制。它們有 Y1、Y2、Y3 和 Y4 類型，具有降低的額定工作電壓和瞬態電壓。通過 Y 電容器的漏電流是一個潛在問題，因為它們橋接了安全屏障 - 線和中性線到地。如果與設備金屬制品的保護性接地連接失敗，外殼會通過 Y 電容器“浮動”至線路電壓，并可能導致電擊。因此，這些 Y 電容器值被限制為允許不超過規定的電流流過外殼，該值由用于特定應用環境的標準設定。限值可以從工業系統中的數十毫安到心臟浮動醫療保健應用中的小于 10μA。

電阻器 R1 是一個高阻值電阻器，通常為 1M 歐姆，如果交流電源突然斷開并且不能依靠負載來排出電荷，則用于使 CX 放電，從而在交流連接器引腳上留下潛在的危險電壓。IEC 62368-1 等針對 ITE 和媒體設備安全的標準規定，當 CX > 300nF（納法拉）時，R1 應在兩秒后將電容器放電至低于 60V，而當 CX < 300nF 時允許使用更高的電壓。同樣，對于只有經過培訓的人員才能使用的設備，允許的電壓限制更高。

但其他標準不同。例如，醫療設備的 IEC 60601-1 要求一秒后放電至低于 60V，但如果 CX 低于 100nF，則沒有要求。IEC 62368-1 等標準也對電阻器提出要求，如果電阻器安裝在保險絲之前，則電阻器必須能夠承受瞬態電壓，電阻偏差不超過 10%。因此，電阻器 R1 將是高規格部件。在某些應用中，R1 在正常條件下消耗的功率可能會限制其符合美國能源部 (DoE) 和歐洲 ErP 指令等機構規定的待機或空載損耗限制的機會。

圖 1 中所示的保險絲可以包含在模塊化濾波器中，特別是面板安裝類型，例如流行的 IEC320-C14 類型。

在商業應用中，線路中的單個保險絲是正常的。如果熔斷器元件符合標準，則可以簡化下游組件（如前面提到的 R1）的規格。某些應用，例如醫療設備和 II 類 IT，需要將線路和中性線都熔斷，以防止意外連接反轉的可能性。在單個熔斷器的情況下，連接反向會使火線未熔斷，并在從火線到保護地短路時依賴上游熔斷器或電源斷開中的斷路器。但是這些上游設備的額定電流值可能很高，以保護多個負載的接線，并且不能保證在設備故障時快速斷開，從而可能導致火災危險。雙熔斷確實有缺點，但是，

選擇過濾器

過濾器的機械格式是選擇過程的自然起點。根據應用要求，機械變體可用作 IEC 入口，采用螺釘或卡扣式安裝，可選擇開關和無熔斷器、一個或兩個熔斷器。IEC 入口類型的 C14 額定值為 10A，C20 額定值為 16A，底盤安裝部件的額定電流為 20A 或更高。機箱安裝濾波器通常具有 6 面屏蔽并直接固定到導電接地金屬制品，可提供非常有效的 EMI 衰減。

對于所有類型，醫療版本都可用，它省略了 Y 電容器以將泄漏電流降低到通常最大 5 μA。這種省略必然意味著共模衰減減少，可能需要在其他地方進行補償，例如通過級聯濾波器。

在給定最低輸入電壓和負載功率因數的情況下，可以根據負載功率要求輕松計算濾波器的額定電流需求。例如，在 90 VAC 下，功率因數為 0.9 的濾波器上的負載為 200 W，將消耗 200 W/ (0.9 x 90 VAC) = 2.47A 的電流。在這種情況下，可以選擇 3A 級濾波器。

選擇濾波器所需的衰減最好通過在未安裝濾波器的情況下測量系統性能來完成，然后計算需要從外部濾波器中獲得多少才能滿足規格要求。濾波器數據表中的衰減曲線將給出濾波器性能的指示，但請記住，數據表性能是在指定的測試條件下，通常為 50 歐姆源和負載阻抗。盡管可以使用線路阻抗穩定器網絡 (LISN) 對交流電源進行標準化，但應用負載可能與數據表的測試條件有很大不同。

與 AC-DC 電源中的內部濾波器級聯的濾波器模塊也會導致意想不到的結果，發生潛在的共振甚至會導致臨界頻率處的 EMI 放大。例如，EMI 圖取自 XP Power 的典型 AC-DC 轉換器，部件 PBR500PS12B，在 230 VAC 和 180 W 下運行，如圖 3所示。該圖顯示了對準峰值檢測的 EN 55032 曲線 B 排放限制線的良好符合性。然后將濾波器插入交流線路 XP Power FCSS06SFR，產生的衰減特性如圖4所示。虛線為差模，實線為共模衰減。總的組合結果在圖 5 中給出。

圖 3： 此帶有內部濾波器的 AC-DC 電源的 EMI 曲線顯示很好地符合輻射限制。

圖 4： XP FCSS06SFR 型模塊化濾波器的 EMI 圖顯示了差模和共模衰減。

圖 5：添加了圖 4 的外部濾波器的圖 3 的 AC-DC 電源在 10 MHz 以上的總衰減比預期的要小，這表明需要進行確認測量。

可以看出，直到 1 MHz 左右，濾波器衰減降低了預期的發射量，但在 10 MHz 及以上，改進不符合預期，這表明模塊化濾波器沒有“看到”50 歐姆在這些頻率處終止。它的衰減低于預期。這一結果證實了進行實際測量以確認合規性的必要性。

咨詢專家

在最早階段獲得正確的 EMC 合規性對于避免在最終產品測試中出現代價高昂的故障至關重要。然而，解決方案并不是簡單地在 AC 入口處使用超大的模塊化濾波器，這會增加不必要的成本，甚至會因意外的衰減結果而適得其反。相反，設計人員應該執行測試并進行測量，以確定其應用的實際濾波器需求。XP Power 等電源制造商可以提供幫助，提供一系列帶有模塊化濾波器的 AC-DC 電源產品，這些產品具有專為 ITE、工業和低泄漏醫療應用等量身定制的版本。有些甚至為客戶提供全面的設計應用支持和免費使用其內部 EMC 預一致性測試設施。

審核編輯：劉清