EMI濾波器的操作原理和錯誤安裝

Ⅰ 介紹

1.1 EMI濾波器定義

這EMI濾波器（電磁干擾過濾器），也稱為RFI濾波器或射頻干擾濾波器，是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。其濾波電路由電容、電感和電阻組成。無源雙向網絡：一端是電源，另一端是負載。EMI濾波器的原理是阻抗匹配網絡：EMI濾波器的輸入和輸出側、電源和負載側之間的阻抗匹配越大，電磁干擾的衰減越有效。該濾波器可以有效地濾除電源線中的特定頻率或外部頻率，從而獲得特定頻率的電源信號，或者消除特定頻點之后的電源信號。事實上，EMI濾波器是一種電氣設備/電路，可以減輕電源線和信號線路上的高頻電磁噪聲。

1.2電磁干擾源

電磁干擾（Electro-Magnetic Interference）?電子樂器工業（Electrical Music Industry）?百代唱片（Electrical And Musical Industries.Ltd）是干擾電信號并降低信號完整性的電子噪聲。每個電氣或電子設備連接都可能成為EMI的潛在來源。它是由宇宙能量對外產生的，如太陽耀斑、雷擊、大氣噪聲、電子設備、電力線等等。很大一部分是沿著電力線產生的，通過電力線傳輸到設備上。EMI濾波器是設計用于減少或消除噪聲干擾的設備或內部模塊。

1.3共模噪聲和差模噪聲

圖一。共模和差模電路

利用EMI濾波器的這一特性，可以將通過電源濾波器的方波群或復合噪聲轉換為特定頻率的正弦波。

線路濾波器要抑制的噪聲可分為以下兩種類型：

1） 共模：兩條（或多條）電源線上的同一個噪聲，可以看成是電源線對地的噪聲。

2） 異態：電源線之間的噪聲。

一；一個EMI濾波器將對共模噪聲和差模噪聲具有不同的抑制能力，并且通常將由對應于抑制的頻譜（以分貝為單位）來描述。

1.4為什么我們需要EMI濾波器？

電磁兼容性（電磁兼容性）是衡量電子產品質量的重要指標，它日益成為電子產品設計中的關鍵。在電源系統的設計過程中，引入電磁兼容設計可以提高電源系統的整體抗干擾能力，延長系統的使用壽命，保證使用安全。因此，電磁干擾濾波器是一種提供良好電磁兼容性的裝置。

Ⅱ EMI濾波器的適應原理

電源濾波器中常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波。無源濾波的主要形式有電容濾波器、電感濾波器和復合濾波器（包括倒L型、LC濾波器、LCπ型濾波器和RCπ型濾波器等。）。有源濾波器的主要形式是有源RC濾波器，也稱為電子濾波器。DC電流中脈動分量的大小用脈動系數s來表示，該值越大，濾波效果越差。

脈動系數（S） =輸出電壓交流分量的基波最大值/輸出電壓的DC分量

具體工作原理如下：交流電經二極管整流后，方向單一，但電流仍在不斷變化。這種脈動DC一般不直接用于無線電電源。因此，有必要將脈動的DC轉換成平滑的DC波，這就是濾波。換句話說，濾波的任務是盡可能地減少整流輸出電壓的波動分量，并將其轉換成幾乎恒定的DC電源。

根據電源端口的電磁干擾特性，EMI濾波器可以無衰減地向電源傳輸交流電。這不僅大大降低了交流傳輸的EMI噪聲，還有效抑制了電源產生的EMI噪聲，防止它們進入交流電網干擾其他電子設備。

這是一種適用于交流和DC電源的無源網絡結構，具有雙向抑制功能。將其插在交流電網和電源之間，相當于在交流電網的EMI噪聲和電源之間加了一道阻隔屏障，即雙向噪聲抑制，因此被廣泛應用于各種電子產品中。

針對電源終端電磁干擾的特點，設計了電磁干擾濾波器。它通常是由電感、電容、電阻或鐵氧體器件組成的選擇性雙端網絡。根據工作原理，它被稱為反射濾光片。它在濾波器阻帶中提供高串聯阻抗和低并聯阻抗，這導致它與噪聲源的阻抗和負載阻抗嚴重不匹配，從而將不需要的頻率分量轉移回噪聲源。

Ⅲ 操作原則

下圖是EMI濾波器的典型電路圖：C1和C2是差模電容，一般稱為X電容，電容往往在0.01μF-0.47μF之間；Y1和Y2是共模電容，一般稱為Y電容，電容不能太大，一般在幾十納法，太大的話容易造成漏電；L1是一個共模扼流圈，它是一對以相同方向纏繞在同一個鐵氧體環上的線圈。電感約為幾毫亨。對于共模干擾電流，兩個線圈產生的磁場方向相同，共模扼流圈線圈表現出較大的阻抗來衰減干擾信號。對于模式信號，兩個線圈產生的磁場抵消，所以不影響電路的性能。需要注意的是，這是初級濾波電路，如果想要更好的效果，可以使用二級濾波。

圖二。EMI濾波器的典型電路圖

要判斷一個EMI濾波器的好壞，就要了解它的性能指標。主要參數：額定電壓、額定電流、泄漏電流、絕緣電阻、耐壓、工作溫度、插入損耗等。最重要的是插入損耗。插入損耗通常用“IL”表示，有時也稱為插入衰減。該指標是EMI濾波器性能的主要指標。通常用分貝數或頻率特性曲線來表示。是指濾波器接入電路前后，測試信號從電源到負載的功率比或端電壓比。分貝數越大，抑制干擾的能力越強。例如，一些插入損耗可以用50歐姆的測試系統來測試。下圖顯示了EMI濾波器的插入損耗。

圖3。電磁干擾濾波器的插入損耗

EMI濾波器分類

有兩種主要類型的EMI濾波器：傳導EMI和輻射EMI。傳導EMI通過導線等導體，而輻射EMI通過空氣傳播。在高速PCB設計中，高頻信號線，集成電路管腳，各種連接器等?？赡芏汲蔀檩椛涓蓴_源，可以發射電磁波，影響系統或子系統的正常工作。

Ⅴ 選擇

因此，當采購EMI濾波器、相數、額定電壓、額定電流、泄漏電流、認證、體積和形狀、插入損耗等。應該充分考慮。額定電壓/電流應滿足產品要求，泄漏電流不能過大?？蛇x擇具有相關認證體系的EMI濾波器。根據實際應用確定其體積和形狀。插入損耗大時，抑制能力強等。

除了這些，還有一些細節需要考慮。例如，有些EMI濾波器是軍用級的，有些是工業級的。有些專用于家用設備，有些專用于逆變器，有些專用于醫療設備。只有確定了對象，才能選擇合適的。只要滿足基本條件，價格就是要考慮的關鍵因素。

Ⅵ 裝置

1.EMI濾波器不能有電磁耦合路徑。

1）電源線太長。

2）電力線太近。

這兩種安裝都不正確。問題的關鍵在于濾波器的輸入線和輸出線之間存在明顯的電磁耦合路徑。這樣，出現在濾波器一端的EMI信號逃脫了濾波器的抑制，直接耦合到濾波器的另一端而沒有衰減。因此，濾波器輸入和輸出線路必須首先有效分離。

此外，如果上述兩種類型的電源濾波器安裝在設備的屏蔽內部，由于濾波器（電源）端子上的輻射產生的EMI信號，設備內部電路和組件上的EMI信號將直接耦合到設備外部。因此，設備屏蔽失去了對內部組件和電路產生的EMI輻射的抑制。當然，如果濾波器（電源）上有EMI信號，也會由于輻射耦合到器件內部的元器件和電路上，從而破壞對EMI信號的抑制。

2.不要將電纜捆在一起。

一般來說，在電子設備或系統中安裝EMI濾波器時，注意不要將電源端和負載端之間的電線捆綁在一起，因為這無疑會加劇它們之間的電磁耦合，導致EMI信號抑制效果不佳。

3.盡量避免使用長接地線。

建議將逆變器或電機連接到EMI濾波器的輸出端，長度不超過30 cm。因為過長的接地線意味著較大的接地電感和電阻，它會嚴重破壞濾波器的共模抑制。一種更好的方法是用金屬螺釘和星形彈簧墊圈將濾波器的屏蔽罩固定在裝置電源入口處的外殼上。

4.輸入線和輸出線必須分開。

有距離不代表并聯，因為這樣會降低濾波器性能。

5.EMI過濾器外殼必須與外殼接觸良好。

變頻器專用濾波器金屬外殼和外殼必須連接好，接地線也必須連接好。

6.連接線應該是雙絞線。

輸入輸出連接線最好選擇屏蔽雙絞線，可以有效消除一些高頻干擾信號。