电磁兼容技术5

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,杨继深 2004年5月 电话,*,第五章 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,常用滤波电路,正确使用滤波器,滤波器的作用,电磁屏蔽,电磁干扰滤波器,滤波器的种类,信号滤波器,电源滤波器,切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。,电源线滤波器的作用,信号滤波器的作用,信号线滤波器,干扰源,电缆是主要辐射源,用滤波消除辐射,共模和差模电流,共模/差模干扰的产生,V,V,I,CM,I,CM,I,CM,I,DM,开关电源干扰发射的原因,220V,AC,共模干扰耦合路径,干扰滤波器的种类,衰减,衰减,衰减,衰减,低通,带通,高通,带阻,3dB,截止频率,低通滤波器类型,C,T,L,反,器件数与插入损耗的关系,20,40,60,80,100,fc 10fc 100fc 1000fc,5阶,4阶,3阶,2阶,1阶,20N/十倍频程,6N/倍频程,插入损耗,dB,确定滤波器阶数,50 100,欲衰减20dB,4, 6=24 20,至少4阶滤波器,10 100,1, 20 = 20,1阶滤波器就可以了,为了保险，可用2阶,欲衰减20dB,L、C的数值决定截止频率,阶数决定过渡带的陡度,根据阻抗选用滤波电路,源阻抗,电路结构,负载阻抗,高,C、,、多级,高,高,、多级,低,低,反、多级反,高,低,L、多级L,低,规律：电容对高阻，电感对低阻,插入损耗的估算,Fco = 1/(2, Rp C),Z,L,Zs、Z,L,并联,C,IL = 20 lg(,CRp),IL,IL = 20 lg(,L/Rs),Fco =,Rs,/(2, L）,Zs、Z,L,串联,Zs,L,Zs,Z,L,电路阻抗对滤波特性的影响,三端电容,铁氧体,器件参数的确定,L,C,R,R,L = R / 2,F,C,C = 1 / 2,RF,C,对于T形（多级T）和 形（多级）电路，最外边的电感或电容取 L/2 和 C/2，中间的不变。,实际电容器的特性,Z,C,实际电容,理想电容,f,引线长1.6mm的陶瓷电容器,电容量,谐振频率,(MHZ),1,F,1.7,0.1,F,4,0.01,F,12.6,3300 pF,19.3,1100,pF,33,680 pF,42.5,330 pF,60,1/2, LC,C,L,R,电感,电阻,陶瓷电容谐振频率,1nf,1M,100k,10,1,0.1,10k,1k,100,10Hz 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G,阻抗,100pf,10nf,100nf,10,f,1,f,10mf,100,f,1m,10cm,1cm,1mm,表面贴装电容的阻抗特性,温度对陶瓷电容容量的影响,0.15,-0.15,0,-55,125,5,-15,0,-55,125,-10,-5,COG,X7R,-60,20,-30,90,-30,0,Y5V,30,%,C,%,C,%,C,电压对陶瓷电容容量的影响,COG,X7R,Y5V,20,0,-20,-40,-60,-80,0 20 40 60 80 100,%额定电压（Vdc）,%,C,实际电感器的特性,Z,L,理想电感,实际电感,f,电感量,（,H,）,谐振频率,(MHZ),3.4,45,8.8,28,68,5.7,125,2.6,500,1.2,绕在铁粉芯上的电感,1/2, LC,L,C,电感寄生电容的来源,每圈之间的电容 C,TT,导线与磁芯之间的电容C,TC,磁芯为导体时，C,TC,为主要因素，,磁芯为非导体时，C,TT,为主要因素。,克服电容非理想性的方法,衰减,电容并联 LC,并联 电感并联,小电容,大电容,并联电容,频率,大容量,小容量,三端电容器的原理,引线电感与电容一起构成了一个T形低通滤波器,在引线上安装两个磁珠滤波效果更好,地线电感起着不良作用,三端电容,普通电容,30 70,1GHz,20,60,40,三端电容与普通电容的比较,三端电容的正确使用,接地点要求：,1 干净地,2 与机箱或其它较大,的金属件,射频搭接,贴片三端电容,三端电容器的不足,寄生电容造成输入端、输出端耦合,接地电感造成旁路效果下降,穿心电容更胜一筹,金属板隔离输入输出端,一周接地电感很小,穿心电容的特性,穿心电容、馈通滤波器,以穿心电容为基础的馈通滤波器广泛应用于RF滤波,平板滤波阵列,用于制造滤波连接器,馈通滤波器使用注意事项,必须安装在金属板上，并在一周接地,最好焊接，螺纹安装时要使用带齿垫片,焊接时间不能过长,上紧螺纹时扭矩不能过大,线路板上使用馈通滤波器,线路板地线面,上面,底面,磁芯对电感寄生电容的影响,铁粉芯 C = 4.28pf C = 3.48pf 19%,铁氧体（锰锌） C = 51pf C = 49pf 4%,减小电感寄生电容的方法,然后：,起始端与终止端远离（夹角大于40度）,尽量单层绕制，并增加匝间距离,多层绕制时， 采用“渐进”方式绕，不要来回绕,分组绕制 （要求高时，用大电感和小电感串联起来使用）,如果磁芯是导体，首先：,用介电常数低的材料增加绕组导体与磁芯之间的距离,共模扼流圈防止饱和,共模扼流圈中的负载电流产生的磁场相互抵销，因此磁芯不会饱和。,有意增加漏磁，,利用差模电感,共模扼流圈的优点,差模电感导致信号失真,共模电感不影响信号,电感磁芯的选用,铁粉磁芯：不易饱和、导磁率低，作差模扼流圈的磁芯,铁氧体：最常用,锰锌：,r = 500 10000，R = 0.1100m,镍锌：,r = 10 100，R = 1k 1Mm,超微晶：,r 10000,，做大电感量共模扼流圈的磁心,电感量与饱和电流的计算,S,D,1,D,2,饱和电流：,I,max,= B,max,S (D,1,-D,2,)/2L,电感量：,L （nH）= 0.2 N,2,r,S(mm) ln (D,1,/D,2,),电感量,厂家手册给出,厂家经常给出每匝的电感量“AL”，则 L （nH）= AL,N,2,干扰抑制用铁氧体,铁氧体电感高频成为电阻,铁氧体电感（高损耗）,空心电感（高Q）,不同磁导率的铁氧体阻抗特性,i,= 700,i,= 4000,偏置电流对阻抗的影响,偏置电流对阻抗的影响,铁氧体磁环,贴片电感,贴片电感的阻抗,贴片电感的滤波效果,贴片电感的滤波效果,低通滤波器对脉冲信号的影响,信号滤波器的安装位置,板上滤波器,无屏蔽的场合,滤波器靠近被滤波导线的靠近器件或线路板一端。,有屏蔽的场合：在屏蔽界面上,板上滤波器的注意事项,滤波器要并排安装,线路板的干净地与金属机箱或大金属板紧密搭接,为滤波设置干净地,在接口处设置档板,滤波器靠近接口,面板上滤波的简易（临时）方法,容量适当的瓷片电容或独石电容，引线尽量短,电缆滤波的方法,屏蔽盒,馈通滤波器,连接器,滤波连接器,虽然是最佳,选择，但是,当空间允许,时，也可以,这样：,面板安装滤波器注意事项,滤波器与面板之间必须使用电磁密封衬垫！,使用,形滤波器的注意事项,滤波器接地阻抗,预期干扰电流路径,实际干扰电流路径,对接地没有把握时，避免使用,形滤波器！,电源线滤波器的基本电路,共模扼流圈,差模电容,共模电容,共模滤波电容受到漏电流的限制,注意滤波器的高频特性,高频滤波性能的重要性,滤波器高频性能差,滤波器高频性能好,无滤波,改善滤波器高频特性的方法,或,精心绕制或多个电感串联,注意插入增益问题,0,-10,50, / 50,100, / 0.1 或,0.1, / 100,频率,插入损耗,解决办法：差模电感上并联电阻（50 1k)，差模电容上串联电阻（0.5 10）,选择滤波器的保险方法,滤波器,0.1,100,滤波器,0.1,100,0,衰减,50,条件下的插入损耗,0.1/100,条件下的插入损耗,插入损耗增益会暴露出来,器件距离对高频性能的影响,滤波器安装在线路板的问题,机箱内干扰,电源线泄漏严重,线路板上滤波的改进方法,机箱内干扰,被滤波器挡住,被滤波器旁路掉,面板滤波器,电源线无泄漏,电源线滤波器的错误安装,PCB,滤波器,滤波器,输入线过长,输入、输出耦合,PCB,电源线滤波器的错误安装,滤波器,绝缘漆,PCB,滤波器通过细线接地，高频效果很差！,接地线,滤波器的正确安装,滤,波,器,PCB,滤波器直接接地尽量短,输入、输出线隔离,滤波器安装在线路板上时，在电源线入口处增加一只高频共模滤波器,电源,PCB,滤波电路,这样试一试,机箱外,机箱内,屏蔽箱,低通滤波器对脉冲干扰的抑制,A,f,IL,f,+,f,CO,f,CO,A,f,输入脉冲频谱,滤波器特性,输出脉冲频谱,2V,IP,d,2V,IP,d,相当于脉冲的上升时间和脉宽变大，而幅度没有减小。,低通滤波器抑制脉冲的效果,低通滤波器,抑制脉冲干扰的方法,2V,IP,d,瞬态抑制器件与低通滤波器一起使用,脉冲干扰频谱,经过瞬态抑制频谱,低通滤波后频谱,