模塊化AC線路濾波器通常出現在終端設備中，無論是安裝在機板上還是集成在連接器上，特別是在諸如通訊、醫療保健和工業電子等環境中的應用。濾波器的目的是衰減由電源、內置電子設備、高速數據線等組合而成的設備產生的輻射。

內置電源通常自行滿足法定輻射標準，通常為EN55011/EN55032，為什么需要額外的濾波器？兼容組件不一定保證兼容系統。如果有多個AC-DC轉換器，它們的輻射可能會增加。此外，一個AC-DC將在AC線路阻抗、負載、部件相對于接地平面的方向和位置的特定條件下進行測試，包括設定長度和電纜布線以及被動負載。當安裝于設備內時，轉換器將不會看到這些相同的條件，輻射可能會更高。連接到終端設備電源插座也可能會接收到其他系統部件的輻射，從而增加傳導干擾。

EMI合規性可能需要額外的濾波器

典型的解決方案是安裝在設備電源插座連接器中或其附近的模塊化濾波器。為了獲得最 佳的性能和成本，從許多可用的濾波器中選擇并不是一件容易的事情，因此為了幫助您，讓我們參考一個典型的濾波器圖列并查看每個組件的功能。（圖1）。

圖1：典型的模塊化EMI濾波電路

CX衰減差模噪聲，即從線路到中性點的噪聲。它是一個“X”額定電容器，能夠承受特定的AC線路瞬態，這取決于環境的“過壓”等級。根據EN60384-14，可提供X1、X2或X3類型，峰值工作電壓額定值分別為4kV、2.5kV和1.2kV。如果電容器因應力短路，有起火的危險，所以元件必須經過安全機構認證。CX的電容值可以很高，僅受實際考慮的限制：當AC線路被下游電路或R1斷開時，它必須在規定的時間內放電，以避免在連接器引腳上留下潛在的危險電壓。根據通訊的安規標準EN62368-1，如果CX大于300nF，兩秒鐘后，限值小于60V，對于小于300nF的值，允許更高的電壓，或在只有經過培訓的人員才能進入的環境中。在醫療設施中，根據EN60601-1，在1秒內限制為60V，但如果CX小于300nF，則無要求。

R1必須額定為最 高的連續線路AC電壓，并且根據EN62368-1，如果安裝在保險絲之前，它還必須承受不超過10%電阻值偏差的瞬態電壓。對于CX的較大值，R1必須是相對較低的電阻，以達到放電時間規范，從而產生顯著的連續功耗。當試圖達到美國能源部和歐洲企業資源規劃指令規定的空載或備用損耗限制時，這可能會有問題。

L是一個“電流補償”雙繞組電感器，它衰減共模噪聲，共模噪聲通常由高開關頻率電壓產生，通過內部電源電容將噪聲電流驅動至地面，并通過線路和中性點返回。如圖所示，正常運行電流產生的磁場抵消，線路和中性點上的“共模”電流一起“看到”高阻抗。這兩個電容器會轉移電流，使其局部循環，而不是通過AC電源。當運行電流場抵消并防止磁芯飽和時，L1可以是一個高值，但有時故意減小繞組耦合以允許一些漏感，這有助于差模衰減，可能降低CX的值。

兩個電容器CY還必須經過安全機構認證，因為如果其中一個發生短路故障，并且設備接地斷開，則設備外殼可以帶電。即使沒有電容器故障，如果接地連接意外斷開，外殼也會有足夠的“漏電流”產生沖擊，因此根據適用標準，電容值被限制為提供最 大“接觸”和“外殼”漏電流。在一些帶有硬接線接地的工業區域，限值可能為毫安，在“心臟漂浮”醫療環境中，限值小于10微安。電容器也根據AC電源等級進行了規定；Y1、Y2、Y3和Y4，峰值測試電壓高達8kV。

圖1中的保險絲通常包括在面板安裝的模塊化濾波器中，例如流行的IEC320-C14類型（圖2）。有些標準要求只有線路連接是熔合的，而醫療和通訊上的其他標準則要求線路和中性線都是熔合的。在單次熔斷時，如果輸入意外反轉，則保險絲處于中性點，當中性點和接地共用時，將被旁路，從而使保護依賴于上游保險絲或斷路器，這些保險絲或斷路器可能與其他設備共用，因此具有高電流跳閘額定值。進入濾波設備的電流可能代表火災危險。線路和中性點熔斷，反向電源現在被覆蓋。但是，如果中性點連接中的保險絲因線路對中性點過電流等故障而斷開，則設備顯然是“死”的，但內部有帶電連接。為了解決這個問題，可以使中性點保險絲的值比線路高一步，這樣線路保險絲就會首先正常斷開。

圖2：典型的保險絲面板安裝EMI濾波器

模塊化濾波器的選擇

模塊化濾波器可采用各種機械形式；機板安裝型，通常帶有直接固定在接地機板上的六面屏蔽，對于保險絲和插孔連接器的短接線非常有效。帶內置濾波器的IEC入口連接器是一種常見的選擇，可采用螺旋式或卡入式安裝，根據應用環境配備一個或兩個保險絲。C14型額定電流為10A，C20型額定電流為20A及以上。

每種類型的版本都不帶“Y”電容器，可用于最 大漏電流通常為5μa的醫療應用。這可減少共模噪聲衰減，例如，級聯濾波器可能需要允許共模噪聲衰減。

負載功率設置濾波器的額定電流，允許最 低的輸入電壓和負載功率因數。例如，對于功率因數為0.8、最 小90VAC，負載為300W，電流消耗為300/（0.8x90VAC）=4.16A，這表明需要一個5A額定濾波器。

模塊化濾波器已經發布了隨頻率衰減的圖表，可以通過測量性能來選擇一種類型，而無需使用濾波器，然后將其從目標中減去，得到所需的濾波器衰減。濾波器的性能數據是在特定的測試條件下得到的，通常有50歐姆的電源和負載阻抗，因此實際上衰減取決于終端電路。AC電源阻抗可以使用線路阻抗穩定網絡（LISN）標準化，但負載可能與50歐姆非常不同，隨頻率變化，甚至顯示負增量阻抗。另外，與其他串聯濾波器共振的危險也會導致意想不到的結果，甚至在特定頻率下放大而不是衰減EMI。

作為實驗，XPPower的PBR500PS12B型AC-DC轉換器的EMI性能在230VAC和180W負載下繪制，結果如圖3所示。根據標準要求，轉換器符合EN55032曲線B級輻射限值，具有良好的裕度，用于準峰值檢測。增加了一個額外的濾波器，型號為XPPowerFCSS06SFR，衰減特性如圖4所示。實線是共模和虛線差模衰減。

圖5給出了對輻射的綜合影響圖，顯示了在大約1MHz的情況下，總衰減（單位：dB）是原始的加上濾波器值。但在幾個MHz以上，衰減比預期的要小。這是由于濾波器在高頻時沒有“看到”50歐姆的終端，降低了其衰減效應，并確認了實際測量的必要性，以確認符合輻射限值。

圖3:AC-DC電源，僅限內部濾波器

圖4:XPFCSS06SFR型模塊化濾波器

圖5：添加外部濾波器的AC-DC電源

模塊化EMI濾波器的類型和性能是一個復雜的選擇，對于在產品發布臨近時，在EMC測試中避免潛在的重新設計成本至關重要。使用大型濾波器過度殺戮成本高昂，甚至會產生意想不到的結果。制造商XPPower可以提供幫助，擁有廣泛的濾波器補充其AC-DC轉換器產品，可以選擇IEC和機板安裝格式的電流額定值和衰減特性。版本可用于所有應用，包括低漏類型的醫療，但更多計劃用于大電流和三相應用。多級濾波器也可用于增加衰減以及根據需要自定義版本。

XPPower為其產品提供全面的應用支持，并可以通過在全球各地免費使用內部EMC測試設施，協助客戶產品的預合規性測試。