電磁兼容第八章第1頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月引言濾波是抑制電氣、電子設(shè)備傳導(dǎo)電磁干擾，提高電氣、電子設(shè)備傳導(dǎo)抗擾度水平的主要手段，也是保證設(shè)備整體或局部屏蔽效能的重要輔助措施。屏蔽抑制空間傳播的電磁干擾；濾波抑制通過電路傳輸?shù)碾姶鸥蓴_；第2頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月引言實(shí)質(zhì)是將信號(hào)頻譜劃分成有用頻率分量和干擾頻率分量，然后剔除干擾頻率分量部分?；居猛臼沁x擇信號(hào)和抑制干擾，為實(shí)現(xiàn)這兩大功能而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)稱為濾波器。第4頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(nèi)容

濾波器件的特性、類型和工作原理濾波器的選用與安裝第5頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1.1濾波器的工作原理在一定的通頻帶內(nèi)，濾波器的衰減很小，能量可以容易通過，在此通頻帶外則衰減很大，抑制了能量的傳輸。凡與需要傳輸?shù)男盘?hào)頻率不同的騷擾，都可以采用濾波器加以抑制。

濾波器將有用信號(hào)的頻譜和騷擾的頻譜隔離的越完善，騷擾抑制效果越好。第6頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1.2濾波器的類型濾波原理濾波結(jié)構(gòu)頻率特性反射式濾波器吸收式濾波器ButtweworthTchebycheff濾波器Elliptic低通高通帶阻帶通第7頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.1.3EMI濾波器的特點(diǎn)EMI濾波器不同于常規(guī)濾波器：在阻抗失配條件下工作。騷擾源的電平變化幅度大，濾波器會(huì)飽和。電磁騷擾源的頻帶范圍很寬，難以采用集總參數(shù)來模擬濾波器的高頻特性。工作頻帶內(nèi)必須具有較高的可靠性。第8頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)準(zhǔn)的EMI濾波器是由串聯(lián)電感和并聯(lián)電容組成的低通濾波電路，其作用是允許設(shè)備正常工作時(shí)頻率信號(hào)進(jìn)入設(shè)備，而對(duì)高頻干擾信號(hào)有較大的阻礙作用，包含電源EMI濾波器和信號(hào)EMI濾波器。抑制交流電網(wǎng)中的高頻干擾對(duì)設(shè)備的影響；抑制設(shè)備（尤其是高頻開關(guān)電源）對(duì)交流電網(wǎng)的干擾。EMI濾波器：第9頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.2濾波器的特性插入損耗頻率特性阻抗特性額定電流額定電壓電磁兼容性安全性能可靠性體積與重量第10頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月插入損耗U1：沒有接入濾波器時(shí)，信號(hào)源在負(fù)載阻抗上產(chǎn)生的電壓；U2：接入濾波器時(shí)，信號(hào)源在負(fù)載阻抗上產(chǎn)生的電壓；第11頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月頻率特性

插入損耗隨頻率的變化第12頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月阻抗特性輸入、輸出阻抗直接影響濾波器的插入損耗，在設(shè)計(jì)、選用、測試濾波器時(shí)，阻抗特性是一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。選用EMI濾波器時(shí)，遵循輸入、輸出端最大限度失配的原則，以求獲得最佳抑制效果。信號(hào)選擇濾波器時(shí)要考慮阻抗匹配，以防止信號(hào)衰減。第13頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月阻抗失配反射系數(shù)越大，端口產(chǎn)生的反射越大，EMI信號(hào)越難通過。電源輸出阻抗濾波器輸入阻抗同理，輸出端與負(fù)載處于失配狀態(tài)，使EMI信號(hào)產(chǎn)生反射。第14頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月額定電流

濾波器工作時(shí)，不降低濾波器插入損耗性能的最大使用電流；額定電流越大，濾波器的體積、重量和成本越大。第15頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月額定電壓輸入濾波器的最高允許電壓值。若輸入濾波器的電壓過高，會(huì)使濾波器內(nèi)部的元件損壞。第16頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月

電磁兼容性

EMI濾波器一般是用于消除不希望有的電磁干擾，其本身不會(huì)存在干擾問題，但其抗干擾性能的高低，直接影響設(shè)備的整體抗干擾能力。

第17頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月

安全性、可靠性

耐壓、漏電流、絕緣、溫升等應(yīng)滿足相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)?？煽啃砸彩沁x擇濾波器的重要指標(biāo)。一般說來，濾波器的可靠性不會(huì)影響電路性能，但影響其電磁兼容性。第18頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月體積與重量取決于濾波器的插入損耗、額定電流等。額定電流越大，其體積與重量越大；

插入損耗越高，要求濾波器的級(jí)數(shù)越多，同時(shí)使濾波器的體積與重量增加。

第19頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.3反射式濾波器

工作原理:

把不需要的頻率成分的能量反射回信號(hào)源或騷擾源，讓需要的頻率成分的能量通過濾波器加負(fù)載，達(dá)到選擇和抑制信號(hào)的目的。通帶內(nèi)提供低的串聯(lián)阻抗和高的并聯(lián)阻抗阻帶內(nèi)提供高的串聯(lián)阻抗和低的并聯(lián)阻抗

第20頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月作用：抑制高頻傳導(dǎo)電磁騷擾，如電源濾波器種類：并聯(lián)電容濾波器串聯(lián)電感濾波器

L型濾波器

II型濾波器

T型濾波器

低通濾波器第21頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月

并聯(lián)電容濾波器通常連接于攜帶干擾的導(dǎo)線與回路地線之間用來旁路高頻能量，流通期望的低頻能量或者信號(hào)電流第23頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)電感濾波器電感器與攜帶干擾的導(dǎo)線串聯(lián)連接；電感器具有串聯(lián)電阻和繞線間電容。低于諧振頻率：呈現(xiàn)感抗高于諧振頻率：呈現(xiàn)容抗在高頻段，普通電感器不是一個(gè)好濾波器第24頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月

L型濾波器源阻抗與負(fù)載阻抗相等：插入損耗與插入方向無關(guān)源阻抗與負(fù)載阻抗不等：將獲得最大插入損耗第27頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月

II型濾波器抑制瞬態(tài)干擾不是十分有效，采用金屬殼體可改善高頻性能低頻時(shí)，II型濾波器可提供高衰減第28頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月

T型濾波器能夠抑制瞬態(tài)干擾缺點(diǎn)：需要兩個(gè)電感器，使總尺寸增加第29頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月用于從信號(hào)通道中排除交流電源頻率及其它低頻干擾網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與低通濾波器具有對(duì)稱性

高通濾波器從低向高第30頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月帶通濾波器通帶之外的高頻或低頻干擾能量進(jìn)行衰減，允許通帶內(nèi)的信號(hào)無衰減地通過。帶阻濾波器

與帶通濾波器的頻率特性正好相反帶通濾波器與帶阻濾波器

第31頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月反射式濾波器的選用反射式濾波器的應(yīng)用選擇，由濾波器型式、源阻抗與負(fù)載阻抗之間的組合關(guān)系確定。遵循輸入端、輸出端最大限度失配的原則，以求獲得最大抑制效果。第32頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月濾波器的阻抗失配原則源內(nèi)阻是高阻，則濾波器輸入應(yīng)該是低阻；負(fù)載是高阻，則濾波器的輸出阻抗應(yīng)該是低阻。第33頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月

濾波器的選用第34頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)插入損耗表達(dá)式及定義；濾波器性能指標(biāo)；從電路結(jié)構(gòu)來說，低通濾波器的種類（五種）；根據(jù)頻率特性，可以把濾波器分為四種；濾波器的選用。第35頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.4吸收式濾波器把不需要的頻率成分的能量消耗在濾波器中，而讓需要的頻率成分的能量通過濾波器，以有耗元件構(gòu)成。

將鐵氧體環(huán)套在電纜外面，達(dá)到濾波目的。

第36頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月反射式濾波器的輸入阻抗、輸出阻抗理論上可以在一個(gè)相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)與指定的源阻抗、負(fù)載阻抗相匹配，但是實(shí)際中很難做到。8.4吸收式濾波器因?yàn)楹芏鄷r(shí)候把一個(gè)反射式濾波器插入攜帶干擾的傳輸線路時(shí)，實(shí)際上將電路中的干擾增加而非減少。這個(gè)缺陷存在于所有低耗元件構(gòu)成的濾波器中。因而導(dǎo)致了吸收式濾波器的研制。第37頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.4吸收式濾波器做成具有媒質(zhì)填充或涂覆的傳輸線形式，媒質(zhì)材料可以是鐵氧體或其它有耗材料。

它在通帶內(nèi)有一定的插入損耗，是由于有耗媒質(zhì)引起的。因此，必須選擇合適的有耗材料，合理的設(shè)計(jì)吸收式濾波器，以減少濾波器在通帶內(nèi)的損耗。

廣泛應(yīng)用于電源線的濾波。第38頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月電纜濾波器

把鐵氧體材料填充在電纜里體積小，具有理想的高頻衰減特性。很小的一段就可以得到理想的濾波效果。第39頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月吸收式濾波器特點(diǎn)：

使用方便；不需要接地，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方便；更像一個(gè)隨頻率增大而增大的電阻；常用在電源線或信號(hào)線的入口處。第40頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月鐵氧體磁環(huán)管狀鐵氧體磁環(huán)提供了一種抑制通過導(dǎo)線的不需要的高頻騷擾的簡便經(jīng)濟(jì)的方法。當(dāng)導(dǎo)線穿過磁環(huán)時(shí)，在磁環(huán)附近的一段導(dǎo)線具有單匝扼流圈的特點(diǎn)，低頻時(shí)具有低阻抗，隨著流過電流頻率增高而增大，在一個(gè)寬的高頻帶內(nèi)，具有適中的高阻抗，以抑制高頻電流通過。因此，用鐵氧體磁環(huán)可以構(gòu)成低通濾波器。第41頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月鐵氧體磁環(huán)加長磁環(huán)或者將幾個(gè)磁環(huán)同時(shí)穿入導(dǎo)線，則這段導(dǎo)線的等效電感值和電阻值將隨著磁環(huán)長度增加而增大。如果將導(dǎo)線繞上幾圈穿過磁環(huán)，則總電感值和電阻值將隨圈數(shù)的平方而增大。但是圈數(shù)增加，匝間分布電容存在和增加，會(huì)導(dǎo)致高頻抑制作用下降，所以多匝線圈的應(yīng)用，只在相對(duì)低的頻率上應(yīng)用。第42頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月鐵氧體磁環(huán)吸收由開關(guān)瞬態(tài)或者電路中的寄生響應(yīng)所產(chǎn)生的高頻振蕩，也可以用來抑制輸入輸出的高頻騷擾。當(dāng)所抑制的信號(hào)頻率超過1MHz時(shí)，抑制效果很明顯，在有直流電流通過的電路上使用鐵氧體磁環(huán)時(shí)，必須保證通過的電流不會(huì)使鐵氧體材料達(dá)到磁飽和。第43頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月鐵氧體阻抗/view/ed9e81a3284ac850ad02425e.html第45頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第46頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月穿心電容器由金屬薄膜卷繞而成短引線電容器，其自諧振頻率可達(dá)1GHz，用于高頻濾波。

避免引線電感的作用第47頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.5電源線濾波器

又稱為電源濾波器，電源噪聲濾波器和在線濾波器等。一種低通濾波器，無衰減地把直流、50HZ、400HZ等直流或低頻電源功率傳送到用電設(shè)備，卻顯著地衰減經(jīng)電源線傳入的傳導(dǎo)騷擾信號(hào)。第48頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.5電源線濾波器

正弦波峰值電壓水平2500μsdiv垂直100V/div0瞬態(tài)電壓脈沖：在單相或多相上瞬間出現(xiàn)的超出正常范圍的電壓突變持續(xù)時(shí)間（）第49頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月806040200-1.5-1.0-.05.00.051.01.52.0100Time脈沖式Time(mS)-7500-5000-250002500500075001412100振蕩衰減式瞬變的類型第50頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)濾波器分類：

按照工作原理，濾波結(jié)構(gòu)，頻率特性。(2)反射式濾波器：

定義，插入損耗，選用，低通濾波器的種類，各種濾波器的電路圖，(3)吸收式濾波器：

定義，材料，第51頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.5.1共模干擾和差模干擾電力源線攜帶的電磁騷擾分為兩類，共模干擾和差模干擾。

共模干擾主要由電源線對(duì)地的雜散電容引起；載流導(dǎo)體和參考地之間電壓的平均值。

差模干擾主要是兩條電源線之間的噪聲引起；相線之間電壓差的平均值。第52頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月8.5.1共模干擾和差模干擾第53頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月第54頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月電源濾波網(wǎng)絡(luò)：

單相電源濾波器電路基本結(jié)構(gòu)第55頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月電源濾波網(wǎng)絡(luò)：等效的共模電路等效的差模電路第56頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月Cx，Cy的要求Cx：差模濾波用的并聯(lián)電容；X級(jí)的電容。

擊穿以后導(dǎo)致相線間的短路，不會(huì)導(dǎo)致工作人員遭到電擊等人身安全事故。Cy：共模濾波用的并聯(lián)電容，Y級(jí)電容，高于X級(jí)。

這種電容器的耐壓性能，對(duì)保護(hù)工作人員的人身安全具有重要意義，一旦擊穿，可能導(dǎo)致有關(guān)人員遭受電擊，危及生命。第57頁，課件共67頁，創(chuàng)作于2023年2月L通過Cy與E連接，N通過Cy與E連接，相當(dāng)于兩個(gè)電容并聯(lián)，在E點(diǎn)有110電壓