1、開關(guān)電源的EMI濾波器設(shè)計開關(guān)電源、EMI、濾波器1 引言電磁干擾濾波器（EMI Filter）是近年來被推廣應(yīng)用的一種新型組合器件。它能有效地抑制電網(wǎng)噪聲，提高伺服系統(tǒng)和電子設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性，可廣泛用于電子測量儀器、計算機機房設(shè)備、開關(guān)電源、測控系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文介紹的就是一種開關(guān)電源的EMI濾波器設(shè)計。2 濾波器設(shè)計根據(jù)直流電機伺服驅(qū)動開關(guān)電源系統(tǒng)的特點，本設(shè)計中的EMI濾波器采用雙級LC網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，雙級LC網(wǎng)絡(luò)插入開關(guān)電源電路中的位置如圖1所示。圖1 LC網(wǎng)絡(luò)在開關(guān)電源電路中的位置圖2 雙級LC網(wǎng)絡(luò)假定直流電源側(cè)為低阻抗電壓源US，DC/DC變換器輸入端為高阻抗電流源i(t)。

2、那么LC濾波器只能選擇“”型結(jié)構(gòu)，最簡單的雙“”級LC網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。其頻域傳遞函數(shù)為：（1）由于LC網(wǎng)絡(luò)諧振時,會產(chǎn)生很大的電流(電壓)峰值，這個網(wǎng)絡(luò)有個頻率點的諧振峰值是必須限制的，否則,會產(chǎn)生更大的EMI。限制這3個頻率點的峰值是設(shè)計這個濾波器的主要指導思想。這3個頻率點分別是:第一級濾波器的諧振頻率：f1=第二級濾波器的諧振頻率：f2= （2） （3）第3個頻率點就是DC/DC變換器的開關(guān)頻率f。下面具體討論濾波器設(shè)計方法，即選取LC網(wǎng)絡(luò)中元件參數(shù)的方法：由上面3個式子，3個頻率點對應(yīng)的傳遞函數(shù)的幅值分別為：（4）（5）元件參數(shù)選取方法討論如下：為了限制f1點的諧振峰值，要求插入衰減2

3、0logH1=20logC1/C20,即C1/C21。根據(jù)經(jīng)驗,它們的比值范圍為:（7） （6）為了限制f2點的諧振峰值，同理選?。海?）為了限制f點的諧振峰值，要求，即： （9）元件參數(shù)選取步驟歸納如下：（1）由式(7)(9)確定了比值，這樣只有二個參數(shù)是獨立的；（2）由于濾波器負載側(cè)（開關(guān)電流i(t)側(cè)）諧波分量較大，C2應(yīng)選一個大容量電容器;（3）由（1）、(2)步結(jié)果代入式(9)，就可以確定另一個獨立參數(shù);（4）由直流側(cè)電源Us確定電容器額定電壓值Uce2Us。例如：若開關(guān)電源開關(guān)頻率f =50kHZ，Us=24V，由上述參數(shù)選取原則，選取二組參數(shù)如附表所示。附表 元件參數(shù)3 EMI濾

4、波器的技術(shù)參數(shù)及測試方法3.1 主要技術(shù)參數(shù)EMI濾波器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、額定電流、漏電流、測試電壓、絕緣電阻、直流電阻、使用溫度范圍、工作溫升Tr、插入損耗AdB、外形尺寸、重量等。上述參數(shù)中最重要的是插入損耗（亦稱插入衰減）,它是評價電磁干擾濾波器性能優(yōu)劣的主要指標。插入損耗（AdB）是頻率的函數(shù)，用dB表示。設(shè)電磁干擾濾波器插入前后傳輸?shù)截撦d上的噪聲功率分別為P1、P2,有公式：（10），。式中V1是噪聲源直接加到負載上 假定負載阻抗在插入前后始終保持不變,則的電壓,V2是在噪聲源與負載之間插入電磁干擾濾波器后負載上的噪聲電壓，且V1<<V2。代入式(10)中得到:（11）3.2 插入損耗的測量方法插入損耗用分貝（dB）表示，分貝值愈大，說明抑制噪聲干擾的能力愈強。測量插入損耗的電路如圖3所示。Us是噪聲信號發(fā)生器，Zi是信號源的內(nèi)部阻抗，ZL是負載阻抗，一般取50。噪聲頻率范圍可選10kHz30MHz。首先要在不同頻率下分別測出插入前后負載上的噪聲壓降V1、V2，再代入式(11)中計算出每個頻率點的AdB值，最后繪