如何選擇合適的EMI濾波器 EMI濾波器的8個選型參數(shù)

EMI(電磁干擾)是電子電路中的常見問題，可能會導(dǎo)致電氣設(shè)備中出現(xiàn)不必要的噪聲和干擾。EMI濾波器旨在減少或消除這些不需要的信號。這里主要是關(guān)于如何選擇合適的EMI濾波器。

EMI濾波器

一、選擇合適的EMI濾波器參數(shù)

第一步要確保EMI濾波器滿足基本電氣要求，這里包括以下參數(shù)：

1、額定電壓

可以施加到輸入的最大電壓，超過額定電壓可能會損壞過濾器內(nèi)部的組件。所選濾波器的額定電壓必須大于或等于提供給設(shè)備的最大輸入線電壓。

大多數(shù)單相EMI濾波器的額定電壓為250V/AC，可以在低于該電壓的交流電壓下工作。三相濾波器的額定電壓為480V/AC，一些額定電壓為277/300V/AC 的標(biāo)準(zhǔn)單濾波器適用于更高電壓的應(yīng)用。

2、隔離電壓

在每條輸入線和大地/機箱接地之間測得的隔離額定值（輸入和輸出之間沒有隔離）。

內(nèi)部濾波器

3、額定電流

EMI濾波器設(shè)計在不超過安全溫度范圍的情況下承載的最大穩(wěn)態(tài)電流，所選濾波器的額定電流應(yīng)等于或者高于設(shè)備在通電時消耗的最大穩(wěn)態(tài)輸入電流。濾波器可以處理更高的浪涌電流，但如果長時間超過額定電流，濾波器可能會失效。

4、漏電流

當(dāng)線路電壓施加到濾波器時從“線路”和“中性點”流向“地”的電流。這是因為濾波器中的“線路”至“接地”（Y）電容引起的。帶有“Y”電容的EMI濾波器會在器件貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上增加漏電流。

5、環(huán)境溫度

環(huán)境溫度是濾波器設(shè)計用于承載其全額電流的最高溫度，大多數(shù)過濾器的額定環(huán)境溫度為 40°C 或 50°C。環(huán)境溫度有時會高于 65°C、70°C 或 75°C。如果實際工作溫度超過濾波器的環(huán)境溫度，則電流必須降額。

EMI濾波器

6、工作溫度

工作溫度是濾波器可以安全工作的溫度范圍，對于大部分商用濾波器，工作溫度范圍為 -25°C 至 +85°C 或 -25°C 至 +100°C。對于軍事應(yīng)用，該溫度可以是 -40°C 至 100°C 或 -56°C 至 100°C。在此范圍之外的溫度下使用過濾器可能會嚴(yán)重?fù)p壞其組件。

7、耐壓/介電強度

在線路和接地之間施加高直流電壓以檢查絕緣強度，可以幫助確定絕緣中的任何薄弱點或者制造缺陷。

EMI濾波器有三種基本類型：單級、多級和饋通濾波器。增加級數(shù)可提高過濾器性能，同時優(yōu)化過濾器封裝（尺寸）。它還有助于降低截止頻率。

單級濾波器是最簡單、最常見的EMI濾波器類型，由按特定配置排列的單個電容器和電感器組成。多級濾波器使用多級電容和電感來提供更高水平的衰減。直通濾波器設(shè)計用于插入兩個印刷電路板 (PCB) 層之間，以濾除 EMI 信號。

二、EMI濾波器濾波特性

EMI濾波特性旨在抑制給定信號的選定頻率的傳輸。最常見的就是簡單的EMI低通濾波器，允許低頻信號通過。截止頻率通常表示信號幅度比標(biāo)稱通帶值低 3dB 的點，并且與頻率響應(yīng)一起接受濾波器的電容和電感值影響。

下面為EMI濾波器基本概念的示意圖。

EML濾波器

這里需要注意的是輸入損耗。輸入損耗是指信號強度與傳輸信號強度之比，通常以dB表示，是濾波器功效的主要特征。如下所示：

輸入損耗公式

可以重新使用規(guī)則重寫，求解濾波后的信號：

輸入損耗公式

通常來說，Datasheet 中會插入損耗圖，一張用于共模，一張用于差模，通過這些圖表顯示在輸入和輸出之間相對于頻率的衰減程度。

共模

差模

在某些情況下，沒有給出圖表，而是在數(shù)據(jù)表中列出噪聲衰減值。通常與衰減使用的頻率范圍配對。例如：可能指定 150 kHz 和1GHZ 之間的競減為 30dB。

選擇EMI濾波器時，理想的情況是要濾波的電源已經(jīng)過初步EMC測試，以獲得傳導(dǎo)發(fā)射的基線。通過測試結(jié)果設(shè)計工程師可以知道在什么頻率下發(fā)生故障以及發(fā)生故障的頻率，可以將該信息與EMI濾波器的插入損耗圖進(jìn)行比較，確定是否在失敗頻率下提供足夠的衰減以通過EMC測試。

下面舉一個例子：

例如如果共模發(fā)射測試在500KHZ時失敗了64dB，參考下面的EMI濾波器的共模插入損耗圖，顯示在500kHZ時，衰減水平約為-75dB。如果應(yīng)用此 EMI濾波器，可以在500 kHz 時以11 dB 的余量通過 EMC 測試。