《干擾濾波技術(shù)》PPT課件.ppt

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1、第四章 干擾濾波技術(shù) 干擾濾波在 EMC設(shè)計(jì)中作用 差模干擾和共模干擾 常用濾波電路 怎樣制作有效的濾波器 正確使用濾波器 濾波器的作用 信號(hào)濾波器 電源濾波器 切斷干擾沿信號(hào)線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構(gòu) 成完善的干擾防護(hù)。 共模和差模電流 共模 /差模干擾的產(chǎn)生 V V ICM ICM ICM IDM 開關(guān)電源噪聲 1. 50Hz的奇次諧波（ 1、 3、 5、 7 ） 2. 開關(guān)頻率的基頻和諧波（ 1MHz以下差模為主， 1MHz以上共模為主） 干擾濾波器的種類 衰減 衰減 衰減 衰減 低通 帶通 高通 帶阻 3dB 截止頻率 低通濾波器類型 C T L 反 電路與插入損耗的關(guān)系 20

2、 40 60 80 100 fc 10fc 100fc 1000fc 5階 4階 3階 2階 1階 20N/十倍頻程 6N/倍頻程 插 入 損 耗 dB 確定濾波器階數(shù) 50 100 欲衰減 20dB 4 6=24 20 至少 4階濾波器 10 100 1 20 = 20 1階濾波器就可以了 為了保險(xiǎn)，可用 2階 欲衰減 20dB L、 C的數(shù)值決定截止頻率 階數(shù)決定過(guò)渡帶的陡度 根據(jù)阻抗選用濾波電路 源阻抗 電路結(jié)構(gòu) 負(fù)載阻抗 高 C、 、多級(jí) 高 高 、多級(jí) 低 低 反 、多級(jí)反 高 低 L、多級(jí) L 低 規(guī)律：電容對(duì)高阻，電感對(duì)低阻 插入損耗的估算 Fco = 1/(2 Rp C) ZL

3、 Zs、 ZL并聯(lián) C IL Fco = Rs/(2 L） Zs、 ZL串聯(lián) Zs L Zs ZL 器件參數(shù)的確定 L C R R L = R / 2FC C = 1 / 2RFC 對(duì)于 T形（多級(jí) T）和 形（多級(jí) ）電路，最外 邊的電感或電容取 L/2 和 C/2，中間的不變。 實(shí)際電容器的特性 ZC 實(shí)際電容 理想電容 f 引線長(zhǎng) 1.6mm的陶瓷電容器 電容量 諧振頻率 (MHZ) 1 F 1.7 0.1 F 4 0.01F 12.6 3300 pF 19.3 1100 pF 33 680 pF 42.5 330 pF 60 1/2 LC C L 溫度對(duì)陶瓷電容容量的影響 0.15 -

4、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 電壓對(duì)陶瓷電容容量的影響 COG X7R Y5V 20 0 -20 -40 -60 -80 0 20 40 60 80 100 %額定電壓（ Vdc） %C 實(shí)際電感器的特性 ZL 理想電感 實(shí)際電感 f 電感量 （ H） 諧振頻率 (MHZ) 3.4 45 8.8 28 68 5.7 125 2.6 500 1.2 繞在鐵粉芯上的電感 1/2 LC L C 電感寄生電容的來(lái)源 每圈之間的電容 CTT 導(dǎo)線與磁芯之間的電容 CTC

5、磁芯為導(dǎo)體時(shí)， CTC為主要因素， 磁芯為非導(dǎo)體時(shí)， CTT為主要因素。 克服電容非理想性的方法 衰減 電容并聯(lián) LC并聯(lián) 電感并聯(lián) 小電容 大電容 并聯(lián)電容 頻率 大容量 小容量 三端電容器的原理 引線電感與電容 一起構(gòu)成了一個(gè) T 形低通濾波器 在引線上安裝兩 個(gè)磁珠濾波效果 更好 地線電感起 著不良作用 三端電容 普通電容 30 70 1GHz 20 60 40 三端電容的正確使用 接地點(diǎn)要求： 1 干凈地 2 與機(jī)箱或其它較大 的金屬件 射頻搭接 三端電容器的不足 寄生電容造成輸入 端、輸出端耦合 接地電感造成旁 路效果下降 穿心電容更勝一籌 金屬板隔離 輸入輸出端 一周接地 電感很小

6、 穿心電容的插入損耗 插入損耗 頻率 1GHz 普通電容 理想電容 穿心電容 饋通濾波器使用注意事項(xiàng) 必須安裝在金屬板上，并在一周接地 最好焊接，螺紋安裝時(shí)要使用帶齒墊片 焊接時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng) 上緊螺紋時(shí)扭矩不能過(guò)大 線路板上使用饋通濾波器 線路板地線面 上面 底面 磁芯對(duì)電感寄生電容的影響 鐵粉芯 C = 4.28pf C = 3.48pf 19% 鐵氧體（錳鋅） C = 49pf C = 51pf 4% 減小電感寄生電容的方法 然后： 1. 起始端與終止端遠(yuǎn)離（夾角大于 40度） 2. 盡量單層繞制，并增加匝間距離 3. 多層繞制時(shí)， 采用 “ 漸進(jìn) ” 方式繞，不要來(lái)回 繞 4. 分組繞制

7、（要求高時(shí)，用大電感和小電感串聯(lián) 起來(lái)使用） 如果磁芯是導(dǎo)體，首先： 用介電常數(shù)低的材料增加繞組導(dǎo)體與磁芯之間的距離 共模扼流圈 共模扼流圈中的負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互抵銷，因此磁 芯不會(huì)飽和。 有意增加漏磁， 利用差模電感 電感磁芯的選用 鐵粉磁芯：不易飽和、導(dǎo)磁率低，作差模扼流圈的磁芯 鐵氧體：最常用 錳鋅： r = 500 10000， R = 0.1100m 鎳鋅： r = 10 100， R = 1k 1Mm 超微晶： r 10000，做大電感量共模扼流圈的磁心 電感量與飽和電流的計(jì)算 S D1 D2 飽和電流： Imax = Bmax S (D1-D2)/2L 電感量： L （ nH

8、） = 0.2 N2 r S(mm) ln (D1/D2) 電感量 廠家手冊(cè)給出 廠家經(jīng)常給出每匝的電感量 “ AL”，則 L （ nH） = AL N2 干擾抑制用鐵氧體 Z = jL + R R Z L R(f) 1MHz 10MHz 100MHz 1000MHz 鐵氧體磁環(huán)使用方面的一些問(wèn)題 1 10 100 1000 125 4500 1250 600 300個(gè) 30個(gè) 0.1 1 10 100 1000 匝 1匝 無(wú)偏置 有偏置 低通濾波器對(duì)脈沖信號(hào)的影響 信號(hào)濾波器的安裝位置 板上濾波器 無(wú)屏蔽的場(chǎng)合 濾波器靠近被濾 波導(dǎo)線的靠近器 件或線路板一端。 有屏蔽的場(chǎng)合：在屏蔽界面上 板

9、上濾波器的注意事項(xiàng) 濾波器要并排安裝 線路板的干凈地與金屬機(jī) 箱或大金屬板緊密搭接 為濾波設(shè)置干凈地 在接口處設(shè)置檔板 濾波器靠近接口 面板上濾波的簡(jiǎn)易（臨時(shí)）方法 容量適當(dāng)?shù)拇善娙莼颡?dú)石電容，引線盡量短 電纜濾波的方法 屏蔽盒 饋通濾波器 連接器 濾波連接器 雖然是最佳 選擇，但是 當(dāng)空間允許 時(shí)，也可以 這樣： 自制面板濾波器 濾波電路可以按照需要設(shè)計(jì)， 但是至少有一級(jí)饋通濾波器 連接器按照需要選擇，也可以是引線 錫焊，保證完全隔離 螺紋盲孔 面板安裝濾波器注意事項(xiàng) 濾波器與面板之 間必須使用電磁 密封襯墊！ 使用 形濾波器的注意事項(xiàng) 濾波器接地阻抗 預(yù)期干擾電流路徑 實(shí)際干擾電流路徑

10、對(duì)接地沒(méi)有把握 時(shí)，避免使用 形濾波器！ 電源線濾波器的基本電路 共模扼流圈 差模電容 共模電容 共模濾波電容受到漏電流的限制 電源線濾波器的特性 損 耗 頻率 理想濾波器特性 實(shí)際濾波器特性 一般產(chǎn)品說(shuō)明書上給出的數(shù)據(jù)是 50條件下的測(cè)試結(jié)果。 30MHz 越來(lái)越受到關(guān)注 改善濾波器高頻特性的方法 或 精心繞制或多個(gè)電感串聯(lián) 注意插入增益問(wèn)題 0 -10 50 / 50 100 / 0.1 或 0.1 / 100 頻率 插入損耗 解決辦法：差模電感上并聯(lián)電阻（ 50 1k)，差模電容 上串聯(lián)電阻（ 0.5 10） 選擇濾波器的保險(xiǎn)方法 濾 波 器 0.1 100 濾 波 器 0.1 100

11、0 衰減 50條件下的插入損耗 0.1/100條件下的插入損耗 插入損耗增益會(huì)暴露出來(lái) 電源線濾波器的錯(cuò)誤安裝 PCB 濾波器 濾波器 輸入線過(guò)長(zhǎng) 輸入、輸出耦合 PCB 電源線濾波器的錯(cuò)誤安裝 濾波器 絕緣漆 PCB 濾波器通過(guò)細(xì)線接地，高頻效果很差！ 接地線 濾波器的正確安裝 濾 波 器 PCB 濾波器直接接地盡量短 輸入、輸出線隔離 濾波器安裝在線路板上時(shí)， 在電源線入口處增加一只高 頻共模濾波器 電源 PCB 濾波電路 低通濾波器對(duì)脈沖干擾的抑制 A f IL f + fCO fCO A f 輸入脈沖頻譜 濾波器特性 輸出脈沖頻譜 2VIPd 2VIPd 相當(dāng)于脈沖的上升時(shí)間和 脈寬變大，而幅度沒(méi)有減 小。 抑制脈沖干擾的方法 2VIPd 瞬態(tài)抑制器件與 低通濾波器一起 使用 脈沖干擾頻譜 經(jīng)過(guò)瞬態(tài)抑制頻譜 低通濾波后頻譜 解決諧波問(wèn)題 交流輸入 直流輸出 電壓提升器 控制 電路 整流后電壓 整流后電流 輸出電壓 整流后電壓 整流后電流 直流輸出電壓 提升電壓