开关电源EMI输入滤波器确定fcn的方法

今天内训我在家用电器产品推荐了EMI滤波器典型参考的关键参数设计；在有接地系统的＜75W 的FLY的典型滤波器参考如下：（再详细说明给美的设计师参考）

滤波器EMI－传导的典型差模共模的等效设计图如下：

A．如上图共模的等效电路的fcn（谐振频率）／截止频率计算公式如下：

B．如上图差模的等效电路的fcn（谐振频率）／截止频率计算公式如下：

CM／DM 杂讯衰减－ 滤波器截止频率通过实践数据为10KHZ－50KHZ ；其设计的滤波器能通用大部分的运用设计！其参数理论计算数据如下：

我们确定fcn的一般方法

开关电源输入滤波器的截止频率fcn要根据电磁兼容性设计要求确定。对于骚扰源，要求将骚扰电平降低到规定的范围，对于接收器，其接收值体现在对噪声限值的要求上。对于一阶低通滤波器截止频率可推荐按下式确定：

骚扰源：fcn＝kT×（系统中最低骚扰频率）；

信号接收机：fcn＝kR×（电磁环境中最低骚扰频率）；

式中，kT、kR根据电磁兼容性要求确定，一般情况下取1／3或1／5。

举例说明如下：

A．电源噪声扼流圈或电源输出滤波器截止频率取fcn＝30～50kHz，同时要求低于我们的开关电源的最大工作频率（当CLASS－A／B要求f＝150KHz为测试起点时）；

B．信号噪声滤波器截止频率取fcn＝10MHZ～30MHz（对传输速率＞100Mbps的信息技术设备）。

此外，对于输入电流有特殊波形的产品及设备，例如接有直接整流－电容滤波的电源EMI输入电路：没有功率因数校正（PFC）的开关电源和电子镇流器之类电器设备及产品，如果要滤除2～27／40次（9KHZ）电流谐波传导干扰，噪声扼流圈截止频率fcn可能取得更低一些。

其它标准要求的说明如下：

美国联邦通信委员会（FCC）规定电磁干扰起始频率为300kHz；

国际无线电干扰特别委员会（CISPR）规定为150kHz；

美国军标规定为10kHz。

设计要点：插入滤波器设计。

上图中如果不插入输入滤波器，我们很难通过EMI的传导限值要求。

在实际运用中如果没有插入输入EMI的低通滤波器；我们采用差模和共模分离器进行无滤波器系统的理论研究如下：我们的测试的差模和共模的限值情况如下：

而实际我们需要达到的测试效果如下：要求满足测试的CLASSA／B的限值要求：

通常实际测试要比限值低5－10dB的设计！实际值为蓝色实线的效果，虚线为我们的限值要求。

我们确定fcn的准确理论方法。

根据曲线要求进行切线分割法来确定滤波器的截止频率值。

对于一级低通滤波器截止频率可按下式确定：

骚扰源：fcn＝kT×（系统中最低骚扰频率）； CLASSA／B＝150KHZ－30MHZ（标准）

接收机：fcn＝kR×（电磁环境中最低骚扰频率）； CLASSA／B＝150KHZ－30MHZ

式中，kT、kR根据电磁兼容性要求确定，一般情况下取1／3或1／5；并且小于开关电源的设计工作频率。

对于＜75W 的FLY反激的开关电源设计；我在进行差模和共模无滤波器分离测试时得出的曲线进行ClassB的限值要求得出的衰减曲线进行切线分析时；fcn的切点正好差不多在150KHZ的1／3处；因此得出＜75W 的FLY反激的开关电源设计 其截止频率在50KHZ 附近；因此我的设计建议对于＜75W的FLY开关电源的差模＆共模的截止频率推荐在10KHZ－50KHZ设计。

因此对于＜75W的开关电源的滤波器的设计推荐我的实验参数进行迭代设计。

请参考：《开关电源系统电磁兼容进级设计与优化》开关电源－传导干扰进行高效设计时，滤波器的设计是最快速的方法。

对于系统是Ⅱ类器具／结构－ 无接地措施的产品的EMI滤波器我的推荐设计：

原理计算公式同接地有Y电容设计的计算方法相同：

注意：理论上电感量越高对EMI抑制效果越好，但过高的电感将使截止频率更低，而实际的滤波器只能做到一定宽带，也就使高频噪声的抑制效果变差。

（一般开关电源的噪声成分约为1～10MHZ间，但也有超过10MHZ之情形）。

注意：

电感量愈高，则绕线匝数愈多，铁氧体磁芯ui越高，如此将造成低频阻抗增加（DCR变大）。匝数增加使分布电容也随之增大，使高频电流全部经此电容流通。过高的ui使铁芯极易饱和，根据我多年的设计经验对于铁氧体材料ui＝10K是比较理想的。

上述EMI共模滤波器推荐FT20．6 或者ET28；采用分区／槽绕（Sectional Winding）推荐设计电感在32mH 左右，如需规格－DS可以推荐给大家。