電源濾波器哪些事
01、什么是電源濾波器
電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，又稱為"電源EMI濾波器"，是一種雙向無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。使用電源濾波器的目的是抑制開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲干擾，防止外部的電磁噪聲干擾開關(guān)電源本身的工作狀態(tài)，也防止外部電磁噪聲干擾開關(guān)電源輸出端設(shè)備的工作狀態(tài)，同時(shí)也抑制有其他設(shè)備產(chǎn)生的電磁噪聲通過(guò)電源線傳播的EMC問(wèn)題。
02、電源濾波器組成：
開關(guān)電源噪聲根據(jù)其耦合方式分為：差模干擾、共模干擾，差模干擾定義為線-線之間的對(duì)稱性干擾，而共模干擾定義為線/線對(duì)參考點(diǎn)的干擾，共模干擾存在對(duì)稱性的共模干擾和非對(duì)稱性的共模干擾，非對(duì)稱性的共模干擾往往會(huì)轉(zhuǎn)換成差模干擾。
電源濾波器即要濾除差模干擾的同時(shí)也要濾除共模干擾，實(shí)際上電源濾波器是差/共?；旌蠟V波器。根據(jù)噪聲干擾的幅值、噪聲干擾的頻帶寬度、噪聲干擾的阻抗特性、再結(jié)合產(chǎn)品電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求來(lái)科學(xué)的設(shè)計(jì)電源濾波器的電路。
電源濾波器電路組成
上圖是簡(jiǎn)單的電源濾波器電路，其中C1、C2位置的電容稱為差模電容，也叫X電容，主要作用是旁路開關(guān)電源內(nèi)部產(chǎn)生的差模干擾噪聲，防止流入阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）導(dǎo)致電源端傳導(dǎo)騷擾測(cè)試超標(biāo)；C3、C4位置的電容稱為共模電容，也叫Y電容，主要作用是旁路開關(guān)電源內(nèi)部產(chǎn)生的共模干擾噪聲；L是共模電感，也稱為共模扼流圈，主要是衰減開關(guān)電源產(chǎn)生的共模電流，由于非理性性共模電感存在漏感，造成共模電感實(shí)際上有差模電感的濾波作用。
電源濾波器主要器件說(shuō)明
03、常用電源濾波器電路形式：
單相電源濾波器主要電路形式
單相多級(jí)電源濾波器電路
單相π型電源濾波器電路
單相多級(jí)差模+單級(jí)共模電源濾波器電路
單項(xiàng)電源濾波器成品
三相電源濾波器主要電路形式
三相單級(jí)電源濾波器電路
三相多級(jí)電源濾波器電路
三項(xiàng)電源濾波器成品
04、電源濾波器衡量指標(biāo)：
電源濾波器的主要衡量指標(biāo)包括：濾波性能技術(shù)指標(biāo)、安全性能指標(biāo)、可靠性性能指標(biāo)、環(huán)境法規(guī)指標(biāo)等。
4.1、濾波性能指標(biāo)
插入損耗是衡量電源濾波器濾波性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，用dB來(lái)表示，是指濾波器接入前后負(fù)載上功率的比值，原則上dB數(shù)越大說(shuō)明濾波器抑制噪聲的能力越好。電源濾波器的插入損耗分為差模插入損耗和共模插入損耗。
電源濾波器插入損耗曲線
虛線部分表示差模插入損耗曲線，實(shí)線部分表示共模插入損耗曲線，濾波器的插入損耗通常都是在50ohm阻抗下的測(cè)試結(jié)果，實(shí)際應(yīng)用中噪聲源端的阻抗是不確定的，負(fù)載端的阻抗對(duì)于電源端傳導(dǎo)來(lái)說(shuō)是確定的50ohm，而與實(shí)際應(yīng)用中的負(fù)載端阻抗來(lái)說(shuō)也是不確定，所以通常濾波器插入損耗僅作為電源濾波器選型的參考。
電源濾波器插入損耗曲線可以使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試獲得，具體測(cè)試方法參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CISPER17:2011和國(guó)標(biāo)GB/T7343-2017；電源濾波器插入損耗還可以通過(guò)電路仿真軟件進(jìn)行仿真獲得，仿真的準(zhǔn)確性取決于電路建模精度。
電源濾波器插入損耗仿真曲線
4.2、安全性能指標(biāo)
電源濾波器屬于安全管制元件，需要符合對(duì)應(yīng)的安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是UL1283、EN60939等。主要測(cè)試項(xiàng)包含絕緣耐壓、漏電流、L-N線殘壓、溫升、額定電流。
絕緣耐壓：
耐壓測(cè)試是檢驗(yàn)電器、電氣設(shè)備、電氣裝置、電氣線路等承受過(guò)壓能力的主要方法，是檢查電源濾波器是否達(dá)到額定耐受電壓，以滿足對(duì)電源濾波器絕緣水平的要求。
絕緣測(cè)試一般是用絕緣耐壓測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，絕緣電阻測(cè)試是一種定性測(cè)試，主要是檢查電源濾波器的絕緣水平的要求，兩者主要區(qū)別是試驗(yàn)電壓不同。
漏電流：
漏電流測(cè)試是一種特定的安全測(cè)試，檢測(cè)電路內(nèi)部缺陷及絕緣故障，維護(hù)電氣設(shè)備安全的運(yùn)行。對(duì)于電源濾波器來(lái)說(shuō)Y電容的數(shù)量、總?cè)萘看笮∈怯绊懫渎╇娏鞯闹匾蛩亍?
L-N線殘壓測(cè)試：
為防止拔掉電源線時(shí)，人手觸摸到電源插接頭時(shí)，有觸電的風(fēng)險(xiǎn)，安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)拔掉電源線L-N殘壓有明確規(guī)定，對(duì)于電源濾波器來(lái)說(shuō)X電容放電速度是影響殘壓的重要因素。
額定電流：
電源濾波器的額定電流要大于負(fù)載工作時(shí)的最大電流，且需要預(yù)留余量。電源濾波器內(nèi)的共模電感的線徑需要符合額定電流要求，防止過(guò)流損壞，建議電源濾波器的額定電流是負(fù)載工作電流的1.5倍，最少保持1.2倍。
3.3、電源濾波器可靠性
電源濾波器除濾波性能指標(biāo)、安全指標(biāo)之外，可靠性指標(biāo)更容易被大家所忽略，也是電源濾波器制造成本占比很大的部分，影響電源濾波器可靠性的因素主要有：器件焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量、器件間連接的可靠性、接插件連接的可靠性、接插件插拔耐受性、器件使用材料本身的可靠性、長(zhǎng)期壽命試驗(yàn)驗(yàn)證等。
3.4、環(huán)保指標(biāo)要求
電源濾波器使用的電子元件、接插件、焊錫、PCB、塑膠材料等都需要符合相應(yīng)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求，比如歐盟的RHOS、WEEE等。如何保證電源濾波器內(nèi)的所有器件都符合法律法規(guī)要求需要一套來(lái)料檢驗(yàn)管控體系，如何保證電源濾波器生產(chǎn)過(guò)程中的過(guò)程管控、質(zhì)量檢驗(yàn)也至關(guān)重要。
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