电源滤波器参数和结构分析 浅谈电源滤波器的内部构造及其参数性能

本文主要介绍了关于电源滤波器参数及其结构构造，希望本文能让你对电源滤波器有更深的理解。

电源滤波器

电源滤波器就是对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电器设备。电源滤波器的功能就是通过在电源线中接入电源滤波器，得到一个特定频率的电源信号，或消除一个特定频率后的电源信号。

利用电源滤波器的这个特性，可以将通过电源滤波器后的一个方波群或复合噪波，变成一个特定频率的正弦波。

大功率电源的滤波器如Satons、UBS、变频器等将会产生大量谐波电流，这类滤波器需采用有源电力滤波器APF。APF可对2~50次谐波电流进行滤除。

电源滤波器工作原理

电源滤波器是一种无源双向网络，它的一端是电源，另一端是负载。电源滤波器的原理就是一种——阻抗适配网络：电源滤波器输入、输出侧与电源和负载侧的阻抗适配越大，对电磁干扰的衰减就越有效。

电源滤波器参数和结构分析

电源滤波器参数

漏电流

泄漏电流是指在250VAC的电压下，相线和中线与滤波器外壳(地线)间流过的电流。它主要取决于接地电容(共模电容)的取值。较大的共模电容CY可以提高插入损耗，但却造成较大的漏电电流。泄漏电流的测试电路如图所示：

耐压

为确保电源滤波器的性能以及设备和人身安全，必须进行耐压测试。耐压测试是在极端工作条件下的测试。若CX电容器的耐压性能欠佳，在出现峰值浪涌电压时，可能被击穿。它的击穿虽然不危及人身安全，但会使滤波器功能丧失或性能下降。CY电容器除了满足接地漏电流的要求外，还在电气和机械性能方面具有足够的安全余量，避免在极端恶劣的环境条件下出现击穿短路现象。故线一地之间的耐压性能对保护人身安全有重要意义，一旦设备或装置的绝缘保护措施失效，可能导致人员伤亡。

性能评定

EMI电源滤波器在使用时考虑最多的是额定电压及电流值、耐压性能、漏电流三项，而其中最主要的评定性能为滤波器的插入损耗性能。

EMI电源滤波器对干扰噪声的抑制能力用插入损耗I．L．(Insertion Loss)来衡量。插入损耗定义为：没有滤波器接入时，从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后，从噪声源传输到负载的功率P2之比，用dB(分贝)表示。

频域测试

1.插入损耗的标准测试

在标准测量法中规定，在50Ω～75Ω之间的任一阻值的系统内测试它的插入损耗特性。

2 。插入损耗的加载测试

在EMI滤波器产品中，由于使用不合适的材料，共模扼流圈不可能保证完全对称会导致磁环的饱和，同时寄生差模电感也可能产生磁环的饱和，使得滤波器的实际使用情况与厂家提供数据有很大差距，因此必须对滤波器采用加载测试。

3 .EMI滤波器的时域测试

一般地，对于EMI电源滤波器我们只关心它的常规性能及频域抑制性能。而对于EMI信号线滤波器，由于传输线本身就会产生一定的电磁干扰，所以测试信号必然会产生一定的衰减。这时，我们就要对其进行时域传输性能上的测试。

使用50kHz的方波对电容值为8000pF的滤波插针进行滤波，发现其时域的上升沿和下降沿有明显的变化。频域上，经过滤波后，方波信号的高频分量被滤除。

对于通过同一滤波插针，方波的频率越高，其谐波信号被滤波插针衰减的将会越大，则方波的波形上升及下降时间将会越长。同样，对于同样的频率波形，通过滤波插针，其滤波容值越大，方波上升时间趋缓的程度越大。

4. EMI滤波器插损自动测试系统设计

随着EMC测试的内容日趋复杂，测试工作量急剧增加，对测试设备在功能、性能、测试速度、测试准确度等方面的要求也日益提高。在这种情况下，传统的人工测试已经很难满足要求，国家标准（GB）和国家军用标准（GJB）均要求电磁兼容的检测必须自动进行，并且对数据后处理有严格的要求。因此，发展EMC自动测试成为必然之路。本文所建立的自动测试系统使用了虚拟仪器技术，基于信号源一频谱仪对EMI电源滤波器进行插损测试的系统。

电源滤波器结构

电源EMI噪声滤波器是一种无源低通滤波器，它无衰减地将交流电传输到电源，而大大衰减随交流电传入的EMI噪声；同时又能有效地抑制电源设备产生的EMI噪声，阻止它们进入交流电网干扰其它电子设备。

电源滤波器基本结构

它是由集中参数元件组成的四端无源网络，主要使用的元件是共模电感线圈L1、L2，差模电感L3、L4，以及共模电容CY1、CY2和差模电容器CX。若将此滤波器网络放在电源的输入端，则L1与CY1及L2与CY2分别构成交流进线上两对独立端口之间的低通滤波器，可衰减交流进线上存在的共模干扰噪声，阻止它们进入电源设备。共模电感线圈用来衰减交流进线上的共模噪声，其中L1和L2一般是在闭合磁路的铁氧体磁芯上同向卷绕相同匝数，接入电路后在L1、L2两个线圈内交流电流产生的磁通相互抵消，不致使磁芯引起磁通饱和，又使这两个线圈的电感值在共模状态下较大，且保持不变。

差模电感线圈L3、L4与差模电容器CX构成交流进线独立端口间的一个低通滤波器，用来抑制交流进线上的差模干扰噪声，防止电源设备受其干扰。

上图所示的电源滤波器是无源网络，它具有双向抑制性能。将它插入在交流电网与电源之间，相当于这二者的EMI噪声之间加上一个阻断屏障，这样一个简单的无源滤波器起到了双向抑制噪声的作用，从而在各种电子设备中获得了广泛应用。

电源滤波器一般都设计为只由电阻、电容及电感组成的被动滤波器，没有像晶体管之类的主动元件。右图是一个电源滤波器的例子，电源滤波器的上方接电源，电源端有一个共模电感，也就是电源的二条线依同一个方向绕在铁心上，电源线上若有共模讯号，其在共模电感产生的磁场会相加，因此有较大的阻抗，而差模讯号在共模电感产生的磁场会互相抵消，因此可以流过共模电感。电源流过的电流主要是差模的，但上面也可能会噪声以差模的形式出现，若要抑制差模噪声，需要另外使用差模电感，或是各相有个别的电感器。

在电源滤波器上会使用特别的安规解耦电容，分为X电容及Y电容二类：

X电容：抑制差模干扰（电源线之间的干扰）。

Y电容：抑制共模干扰（各组电源线对地之间的干扰）。

由于Y电容提高会使电器的漏电流增加，而电器的漏电流有其规定范围，因此Y电容不能太大，一般都会比X电容要小。

X电容和Y电容属于安规电容，即其失效后不会造成电击，也不会影响人身安全。二者都有自我复原（self-healing）作用，会使局部短路的部份恢复原来的绝缘状态。

结语

关于电源滤波器的相关介绍就到这里了，对于电源滤波器的参数及其结构现在你明白了吗?希望本文能让你对电源滤波器有更深的认识，如有不足之处欢迎指正。