1、楊繼深 2002年4月第四章 干擾濾波技術(shù)n 干擾濾波在EMC設(shè)計中作用n 差模干擾和共模干擾 n 常用濾波電路n 怎樣制作有效的濾波器n 正確使用濾波器楊繼深 2002年4月濾波器的作用信號濾波器電源濾波器切斷干擾沿信號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)。楊繼深 2002年4月滿足電源線干擾發(fā)射和抗擾度要求楊繼深 2002年4月滿足抗擾度及設(shè)備輻射發(fā)射要求信號線濾波器信號線濾波器干擾源干擾源楊繼深 2002年4月共模和差模電流楊繼深 2002年4月共模/差模干擾的產(chǎn)生VVICMICMICMIDM楊繼深 2002年4月開關(guān)電源噪聲1. 50Hz的奇次諧波（的奇次諧波（1、3、5

2、、7 ）2. 開關(guān)頻率的基頻和諧波（開關(guān)頻率的基頻和諧波（1MHz以下差模為主，以下差模為主，1MHz以上共模為主）以上共模為主）楊繼深 2002年4月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截止頻率楊繼深 2002年4月低通濾波器類型CTL反楊繼深 2002年4月電路與插入損耗的關(guān)系20406080100 fc 10fc 100fc 1000fc 5階階 4階階 3階階 2階階 1階階20N/十倍頻程十倍頻程6N/倍頻程倍頻程插入損耗插入損耗dB楊繼深 2002年4月確定濾波器階數(shù)50 100欲衰減欲衰減20dB4 6=24 20至少至少4階濾波器階濾波器10 1001 20

3、= 201階濾波器就可以了階濾波器就可以了為了保險，可用為了保險，可用2階階欲衰減欲衰減20dBL、C的數(shù)值決定截止頻率的數(shù)值決定截止頻率階數(shù)決定過渡帶的陡度階數(shù)決定過渡帶的陡度楊繼深 2002年4月根據(jù)阻抗選用濾波電路 源阻抗源阻抗 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 負(fù)載阻抗負(fù)載阻抗 高高 C、 、多級、多級 高高 高高 、多級、多級 低低 低低 反反 、多級反、多級反 高高 低低 L、多級、多級L 低低 規(guī)律：電容對高阻，電感對低阻規(guī)律：電容對高阻，電感對低阻楊繼深 2002年4月插入損耗的估算Fco = 1/(2 Rp C)ZLZs、ZL并聯(lián)并聯(lián)CIL = 20 lg( CRp)ILIL = 20 lg

4、( L/Rs)Fco = Rs/(2 L）Zs、ZL串聯(lián)串聯(lián)ZsLZsZL楊繼深 2002年4月器件參數(shù)的確定LCRR L = R / 2FC C = 1 / 2RFC對于T形（多級T）和 形（多級）電路，最外邊的電感或電容取 L/2 和 C/2，中間的不變。楊繼深 2002年4月實(shí)際電容器的特性ZC實(shí)際電容理想電容f引線長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 601/2 LCCL楊繼深 2002年4月陶瓷電容諧振頻率1nf1M100k101

5、0.110k1k10010Hz 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G阻阻抗抗 100pf10nf100nf10f1f10mf100f1m10cm1cm1mm楊繼深 2002年4月表面貼裝電容的阻抗特性楊繼深 2002年4月溫度對陶瓷電容容量的影響0.15-0.150-551255-150-55125-10-5COGX7R-6020-3090-300Y5V30% C% C% C楊繼深 2002年4月電壓對陶瓷電容容量的影響COGX7RY5V200-20-40-60-800 20 40 60 80 100 %額定電壓（額定電壓（Vdc）% C楊繼深 2002年4月實(shí)際電感器

6、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 LCLC楊繼深 2002年4月電感寄生電容的來源每圈之間的電容每圈之間的電容 CTT導(dǎo)線與磁芯之間的電容導(dǎo)線與磁芯之間的電容CTC磁芯為導(dǎo)體時，磁芯為導(dǎo)體時，CTC為主要因素，為主要因素，磁芯為非導(dǎo)體時，磁芯為非導(dǎo)體時，CTT為主要因素。為主要因素。楊繼深 2002年4月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)小電容大電容大電容并聯(lián)電容頻率大容量小容量楊繼深 2002年4月三端電容器的原理引線電感與電容引線電感與電

7、容一起構(gòu)成了一個一起構(gòu)成了一個T形低通濾波器形低通濾波器在引線上安裝兩在引線上安裝兩個磁珠濾波效果個磁珠濾波效果更好更好地線電感起地線電感起著不良作用著不良作用三端電容普通電容普通電容 30 70 1GHz206040楊繼深 2002年4月三端電容的正確使用接地點(diǎn)要求：接地點(diǎn)要求：1 干凈地干凈地2 與機(jī)箱或其它較大與機(jī)箱或其它較大 的金屬件的金屬件射頻搭接射頻搭接楊繼深 2002年4月三端電容器的不足寄生電容造成輸入寄生電容造成輸入端、輸出端耦合端、輸出端耦合接地電感造成旁接地電感造成旁路效果下降路效果下降楊繼深 2002年4月穿心電容更勝一籌金屬板隔離金屬板隔離輸入輸出端輸入輸出端一周接地

8、一周接地電感很小電感很小楊繼深 2002年4月穿心電容的插入損耗插入損耗插入損耗頻率頻率1GHz普通電容普通電容理想電容理想電容穿心電容穿心電容楊繼深 2002年4月穿心電容、饋通濾波器以穿心電容為基以穿心電容為基礎(chǔ)的饋通濾波器礎(chǔ)的饋通濾波器廣泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于RF濾濾波波楊繼深 2002年4月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，螺紋安裝時要使用帶齒墊片 焊接時間不能過長 上緊螺紋時扭矩不能過大楊繼深 2002年4月線路板上使用饋通濾波器線路板地線面線路板地線面上面上面底面底面楊繼深 2002年4月磁芯對電感寄生電容的影響鐵粉芯鐵粉芯 C = 4.28pf C

9、= 3.48pf 19% 鐵氧體（錳鋅）鐵氧體（錳鋅） C = 51pf C = 49pf 4%楊繼深 2002年4月減小電感寄生電容的方法然后：然后：1. 起始端與終止端遠(yuǎn)離（夾角大于起始端與終止端遠(yuǎn)離（夾角大于40度）度）2. 盡量單層繞制，并增加匝間距離盡量單層繞制，并增加匝間距離3. 多層繞制時，多層繞制時， 采用采用“漸進(jìn)漸進(jìn)”方式繞，不要來回繞方式繞，不要來回繞4. 分組繞制分組繞制 （要求高時，用大電感和小電感串聯(lián)起（要求高時，用大電感和小電感串聯(lián)起來使用）來使用）如果磁芯是導(dǎo)體，首先：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用介電常數(shù)低的材料增加繞組

10、導(dǎo)體與磁芯之間的距離楊繼深 2002年4月共模扼流圈共模扼流圈中的負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁共模扼流圈中的負(fù)載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁芯不會飽和。芯不會飽和。楊繼深 2002年4月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：最常用鐵氧體：最常用錳鋅：錳鋅： r = 500 10000，R = 0.1100 m鎳鋅：鎳鋅： r = 10 100，R = 1k 1M m超微晶：超微晶： r 10000，做大電感量共模扼流圈的磁心，做大電感量共模扼流圈的磁心楊繼深 2002年4月干擾抑制用鐵氧體Z = jL +

11、R RZLR(f)1MHz 10MHz 100MHz 1000MHz楊繼深 2002年4月鐵氧體磁環(huán)使用方面的一些問題1 10 100 100012545001250600300個30個0.1 1 10 100 1000匝1匝無偏置有偏置楊繼深 2002年4月低通濾波器對脈沖信號的影響楊繼深 2002年4月信號濾波器的安裝位置板上濾波器板上濾波器無屏蔽的場合無屏蔽的場合濾波器靠近被濾波導(dǎo)線的靠近器件或線路板一端。有屏蔽的場合：在屏蔽界面上有屏蔽的場合：在屏蔽界面上楊繼深 2002年4月板上濾波器的注意事項(xiàng)濾波器要并排安裝濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機(jī)線路板的干凈地與金屬機(jī)箱或大金屬板緊

12、密搭接箱或大金屬板緊密搭接為濾波設(shè)置干凈地為濾波設(shè)置干凈地在接口處設(shè)置檔板在接口處設(shè)置檔板濾波器靠近接口濾波器靠近接口楊繼深 2002年4月面板上濾波的簡易（臨時）方法容量適當(dāng)?shù)拇善娙莼颡?dú)石電容，引線盡量短容量適當(dāng)?shù)拇善娙莼颡?dú)石電容，引線盡量短楊繼深 2002年4月電纜濾波的方法屏蔽盒屏蔽盒饋通濾波器饋通濾波器連接器連接器楊繼深 2002年4月自制面板濾波器濾波電路可以按照需要設(shè)計，濾波電路可以按照需要設(shè)計，但是至少有一級饋通濾波器但是至少有一級饋通濾波器連接器按照需要選擇，也可以是引線連接器按照需要選擇，也可以是引線錫焊，保證完全隔離錫焊，保證完全隔離螺紋盲孔楊繼深 2002年4月面板安

13、裝濾波器注意事項(xiàng)濾波器與面板之濾波器與面板之間必須使用電磁間必須使用電磁密封襯墊！密封襯墊！楊繼深 2002年4月使用形濾波器的注意事項(xiàng)濾波器接地阻抗濾波器接地阻抗預(yù)期干擾電流路徑預(yù)期干擾電流路徑實(shí)際干擾電流路徑實(shí)際干擾電流路徑楊繼深 2002年4月電源線濾波器的基本電路共模扼流圈共模扼流圈差模電容差模電容共模電容共模電容共模濾波電容受到漏電流的限制共模濾波電容受到漏電流的限制楊繼深 2002年4月電源線濾波器的特性損耗頻率頻率理想濾波器特性理想濾波器特性實(shí)際濾波器特性實(shí)際濾波器特性一般產(chǎn)品說明書上給出的數(shù)據(jù)是50條件下的測試結(jié)果。30MHz越來越受到關(guān)注越來越受到關(guān)注楊繼深 2002年4月高

14、頻濾波性能的重要性濾波器高頻性能差濾波器高頻性能好無濾波楊繼深 2002年4月改善濾波器高頻特性的方法或精心繞制或多個電感串聯(lián)精心繞制或多個電感串聯(lián)楊繼深 2002年4月注意插入增益問題0-1050 / 50 100 / 0.1 或或 0.1 / 100 頻率頻率插入損耗插入損耗楊繼深 2002年4月選擇濾波器的保險方法濾波器0.1100濾波器0.11000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暴露出來?xiàng)罾^深 2002年4月器件距離對高頻性能的影響楊繼深 2002年4月濾波器安裝在線路板的問題機(jī)箱內(nèi)干擾機(jī)箱內(nèi)干擾電源線泄漏嚴(yán)重電源線泄漏嚴(yán)重楊繼深 2002年4月線路板上濾波的改進(jìn)方法機(jī)箱內(nèi)干擾機(jī)箱內(nèi)干擾被濾波器擋住被濾波器擋住