EMI电源滤波器的设计和研究

匕京交通大学硕十学位论中文中文摘要摘要：随着开关电源类产品的日益增多，电磁兼容设计成为开关电源开发过程中至关重要的一个环节，相应的电磁兼容标准也成为开关电源类产品必须满足的性能指标。高频开关电源是严重的电磁干扰源，很多情况下需对其安装ＥＭＩ电源滤波器。传统的滤波器设计方法计算繁琐、设计过程复杂、研发时间长。为了提高滤波器性能和缩短开发时间，本文针对ＤＣ一ＤＣ开关电源介绍了一种简单且效果良好的滤波器设计方法。本文在阐述开关电源电磁干扰基本特点的基础上，提出了电源传导加固技术。　　　　文中阐述了ＥＭＩ电源滤波器的基本原理、拓扑结构、设计原则和滤波器件的高频特性，分析了网络理论及其在ＥＭＩ电源滤波器设计中的应用。本文以某一航空产品中的ＤＣ一　　　　ＤＣ开关电源项目为依托，设计ＥＭＩ电源滤波器。通过了解开关电源需要满足的电磁兼容标准，测试分析其电磁干扰信号特点，提出滤波器性能指标。利用网络理论设计分析滤波电路，通过编程实现对滤波电路参数的设计。建立滤波器插入损耗仿真模型，编写仿真程序，对设计结果进行分析，最后通过实际测试，验证设计方法的正确性。同时，在ＥＭＩ电源滤波器设计的基础上，对滤波器进行了拓展功能的电路设计，主要针对开关动作所引起的浪涌电压。通过讨论应用于ＥＭＩ电源滤波器中的软磁铁氧体材料的特性，提出了铁氧体　　　　磁芯的选择原则和应用方法，同时讨论了主要滤波器件的选择和设计。深入研究ＥＭＩ电源滤波器在工程设计中的关键技术及滤波器封装技术，并提出封装过程测试方法及工程应用时安装使用应注意的主要问题。关键词：网络理论；ＥＭＩ电源滤波器；插入损耗；开关电源分类号：「请输入分类号（１一），以分号分隔。］２北京交通大学硕士学位论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＷｉｔｈｅｘＰａｎｄｉｎｇｓｗｉｔｈＰｏｃｗｅｒＰｏｒｄｕｃｔ，ｅｌｅｃｒｔｏｍａｎｅｇｔｉｃｃｏｍＰａｔｉｂｉｌｉｔｙ（ＥＭＣ）ｄｅｓｉｎｈａｇｓｂｅｅｎｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍＰｏｔｒｎｔｃａｏｍＰｏｎｎｔｅｓｄｕｉｒｎｇｔｈｅｒｅｓｅｒａｃｈａｎｄｄｖｅｅｌｏＰｍｅｔＰｒｎｏｃｅｓｓｏｆｓｗｉｔｃｈＰｏｗｅ．ＣｏｒｒｅｓＰｏｄｉｎｎｇｓｔｎｄａａｒｄｓｏｆＥＭＣｈａｖｅｂｅｎｅｅｒｕｉｑｒｅｄｗｈｉｈｓｃｗｉｔｃｈＰｏｗｅｒｓｈｏｕｌｄｓｔａｉｓ．ＳｗｉｙｆｔｃｈＰｏｗｅｒｏｆｈｉｈｆｇｒｅｕｅｑｎｃｙｉｓｓｉｏｒｅｕｓｅｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｇｔｉｃｉｉｎｒｅｒｅｅｆｎｃｅ（ＥＭＩ）ｓｏｒｃｕｅ，ｓｏＥＭＩｓｏｕｒｃｅｆｉｌｔｒｕｓｅｕａｌｌｙｓｈｏｕｌｄｂｅａｄｄｅｄｉｎｓｗｉｔｈＰｃｏｗｅｒ．ＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＥＭＩｓｏｃｅｆｒｕｉｌｔｒｄｅｅｓｉｎｈｇａｓｂｅｎｃｅｏｍＰｌｅｘｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｃｏｍＰ１ｅｘｄｅｓｉｎａｇｎｄｔｉｍｅｓｌｏｎｇｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏＰｍｅｎｔ．ＩｎｏｄｒｒｔｅｏｉｍＰｏｒｖｅｈｔｅＰｅｒｏｆｍａｒｎｃｅｏｆｆｉｌｔｒａｅｎｄｓｈｏｔｒｅｎｔｈｅｒｅｓｅｅｈａｒａｎｄｄｖｅｅｌｏＰｍｅｎｔｔｉｍｅ，ａｓｉｍＰｌｅａｎｄｏｏｄｅｇｅｃｆｔｆｉｌｔｒｄｅｅｓｉｎｍｅｇｈｔｏｄｉｓＰｒｅｓｅｔｎｅｄｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｔａｒｅｔｉｏｎｆｏｒＤＣ一ＤＣｓｗｉｔｃｈＰｏｗＣｆ．ｏｎｔ　　　　ｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｓｗｉｔｃｈＰｏｗｅｒｓ’ＥＭＩＰｉｒｍａｒｙｃｈａｒａｃｔｉｓｒｅｔｉｃａｎａｌｓｉｙｓ，ｃｏｎｄｕｃｔｅｄｒｕｇｇｅｄｔｃｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＰｏｗｅｒｉｓＰｏｒＰｏｓｅｄ．ＢａｓｉｃｔｈｅｏｙｏｒｆＥＭＩｓｏｃｅｆｒｕｉｌｔｅ，ｒｔｏＰｏｌｏｇｉｃａｌ５加ｃｔｕｒｅ，ＰｒｉｎｃｉＰｌｅｏｆｄｅｓｉｎａｇｎｄｈｉｈｆｇｒｅｑｕｅｎｃｙＰｅｏｒｆｒｍａｎｃｅｏｆｆｉｌｔｉｎｇｃｒｅｏｍＰｏｎｅｎｔｓｅｉｒａｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｔｒｔａｉｏｎ．ＭｏｒｅｏｖｅｒｎｅｔｗｏｋｔｒｈｅｏｙａｒｎｄａｐＰｌｉｃｔａｉｏｎｉｎＥＭＩｓｏｒｕｃｅｆｉｌｔｒｉｅｓａｎａｌｚｅｙｄ．ＥＭＩｓ　　　　ｏｃｅｆｒｕｉｌｔｒｉｅｓｄｅｓｉｎｅｇｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆＤＣ一ＤＣｓｗｉｔｃｈＰｏｗｅｒｉｔｅｍｏｆｏｎｅｖｉａｔａｉｏｎＰｒｏｄｕｃｔ．Ｂｙ如ｏｗｉｎｇＥＭＣｓｔｎｄａａｒｄｓｔｈａｔｓｗｉｔｃｈＰｏｗｅｒｓｈｏｕｌｄｂｅｓａｔｉｓ，ｖｆｈａｃｒａｃｔｉｓｒｅｔｉｃｓｏｆＥＭＩｓｉｎａｇｌａｅｔｒｅｓｔｅｄａｎｄａｎａｌｚｅｙｄａｎｄＰｅｒｏｆｍａｒｎｃｅｉｎｄｅｘｅｓｏｆｆｌｌｔｅｒｒａｅＰｒｅｓｅｎｔｅｄ。ＦｉｌｔｒｃｅｉｒｕｉｃｔｉｓａｎａｌＺｅｙｄｂｙｎｅｗｏｔｋｔｒｈｅｏｙａｒｎｄｆｉｌｔｒｃｅｉｒｃｕｉｔＰａｒｍｅａｔｒｅｓｅｄｒａｅｓｉｎｅｇｄｂｙＰｏｇｒｒｍｍｉａｎｇ．Ｔｈｅｎｆｉｌｔｅｒｉｎｓｔｉｒｅｏｎｌｏｓｓ（１．Ｌ）ｓｉｍｕｌｔａｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔｂｌａｉｓｈｅｄ，ｓｉｍｕｌｔａｉｏｎＰｏｒｒｇｍｉａｓｃｏｍＰｉｌｅｄａｎｄｄｅｓｉｎｒｇｅｓｕｌｔｓａｅａｒｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌ，ｙｃｏｒｅｃｔｉｏｎｏｆｄｅｓｉｎｍｅｇｔｈｏｄｉｓｖｅｉｆｒｉｅｄｂｙＰｒａｃｔｉｃｅｔｅｓｔ．Ａｔｔｈｅｓｍｅｔａｉｍｅ，ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｄｅｓｉｎｏｇｆＥＭＩｓｏｒｃｕｅｆｉｌｔ，ｃｒｅｏｎｔｉｉａｍｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｏｆｆｉｌｔｅｒｉｓｄｅｓｉｎｅｇｄ．Ｉｔｉｓｍａｉｎａｇａｉｎｓｔｓｒｕｇｅｖｏｌｔａｇｅｂｙｓｗｉｔｈｍｏｃｔｉｏｎ．　　　　Ｂｙｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆｓｏｔｆｍａｎｅｇｔｉｓｍｆｅ币ｔｅｍａｔｅｉｒａｌｔｈａｔａＰＰｌｙｔｏＥＭＩｓｏｒｕｃｅｆｉｌｔｅ，ｓｒｅｌｅｃｔｉｏｎＰｒｉｎｃｉＰｌｅａｎｄａｐＰｌｉｃｔａｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｆｅ币ｔｅｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｒｅａｒｅＰｒｏＰｏｓｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｋｅｙａｎｄＰａｃｋａｉｇｎｇｔｅｃｈｎｉｕｅｏｑｆＥＭＩｓｏｒｕｃｅｆｉｌｔｒｉｅｎｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇｒａｅｓｕｔｄｉｅｄｉｎｄｅｔｉａｌｓ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｅｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎＰａｃｋａｇｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓａｎｄｓｏｍｅｖｅｙｒｉｍＰｏｔｒｎａｔＰｒｏｂｌｍｓｉｅｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇａｐＰｌｉｃｔａｉｏｎａｒｅａｌｓｏＰｏｒＰｏｓｅｄ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｎｅｔｗｏｋｔｒｈｅｏｙｒ；ＥＭＩｓｏｃｅｆｒｕｉｌｔｒｅ；ＩｎｓｅｔｒｉｏｎＬｏｓｓ；ｓｗｉｔｃｈＰｏｗｅｒＣＬＡＳＳＮＯ：［请输入分类号，以分号分隔。」致谢　　　　我的论文是在导师张小青教授的悉心指导下完成的。张老师丰富的专业知识、严谨的治学态度、实事求是的学术作风和兢兢业业的工作精神给我留下了深刻的印象。在张老师的影响和熏陶下，我明白了许多为人处事的道理，激励着我在今后的工作、学习中不断的进取，走好人生的每一步。在此，谨向张老师表示衷心的感谢。　　　　在攻读硕士学位期间，得到北京理工大学区健昌教授指点疑惑，点明方向，使我终生受益匪浅，在此深表感谢．　　　　在平时的学习生活中得到同实验室王晓辉、康春华、王芳、马明等同学的支持，给我提供了许多帮助，在此向他们表示衷心的感谢。最后，我要深深的感谢我的家人对我一贯的理解和支持，他们的爱是我学习　　　　工作中的不竭动力。１引言１．１研究背景及意义　　　　高频开关电源由于其在体积、重量、功率密度、效率等方面的诸多优点，己经被广泛地应用于工业、国防、家电产品等各个领域。然而，随着开关电源类数字电路的普及和发展，电气电子设备辐射和泄漏的电磁波严重干扰了其他电气电子设备的正常工作，成为一种无形的污染。同时随着国际电磁兼容法规的日益严格，产品的电磁兼容性能指标要求越来越高。为了减小电气电子设备间的相互千扰，营造良好的电磁工作环境，世界各国都制定了各自的电磁兼容标准，以利于设备相互间的工作协调，如国际电工委员会的ＩＥＣ６１００及ｃｌｓＰＲ系列标准、欧共体的ＥＮ系列标准、美国联邦通信委员会的ＦＣＣ系列标准、北美标准等等。我国现行的ＣＢ汀１３９２６系列电磁兼容标准主要是参照ｃｌｓＰＲ修订的。因此，开关电源电磁兼容问题的研究是十分必要的。一般来说，电磁兼容性（　　　　ｌＥｅｃｔｒｏｍａｎｅｇｉｃｃ０１ｔ１１ｐａｔｂｈｔｉ，ＥＭｃｙ）是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力［］４。具体包括以下两方面的含义：ｌ（　　　　）电子设备或系统内部（包括部件和子系统）在自己所产生的电磁环境及在它们所处的外界电磁环境中，能按原设计要求正常运行。２（　　　　）设备或系统自己产生的电磁噪声必须限制在一定的电平，电磁干扰不对周围的电磁环境造成严重的污染和影响其它设备或系统的正常运行。　　　　电磁干扰（ｌＥＣｅ加ｍａｎｇｉｃｌｔｅｎｌｅｉｒ免ｒｎｅ，ＥＭＤ的构成有三个要素：干扰源、噪ｃ声的祸合路径及被千扰设备１１５．因此，电磁兼容要解决的主要问题是：削弱干扰源的能量，隔离或减弱噪声祸合途径及提高设备对电磁干扰的抵抗能力。电磁干扰能量主要通过辐射性祸合和传导性祸合进行传输。屏蔽、滤波和接　　　　地是最常用的电磁兼容控制技术。屏蔽用于切断空间的辐射发射途径，滤波用于切断通过导线的传导发射途径，而接地的好坏则直接影响到设备内部和外部的电磁兼容性。　　　　众多实践经验表明，在电气电子新产品的设计阶段，电磁兼容性考虑得越早，问题越简单，解决问题所需要的成本也越低，否则越是到后面阶段，可以用来抑制噪声、防止受干扰的手段越少，为此所付出的代价也越高。图卜１形象的说明了这一关系。因此，为了保证开关电源的电磁兼容性，在新产品的设计阶段就应当首先进行电磁兼容的测试和评估。成本与技术设计阶段试验阶段成本开发时间图１一１电磁兼容设计成本和技术手段在研发各阶段的关系Ｆｉｇ暇１·ＩＲｅｌａｔｉｏｎｂｅ卜刀ｅｅｎｔｈｅｃｏｓｔｏｆｅｌｃｅｏｍａｒｔ，ｅｔｉｃｃｏｌｌｌＰａｔｂｉｉｌｉｙｄｅｓｔｉ卯ａｎｄｅｔ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｃｈｎｏｌｏｇｙｄｕｒｉｌｌｇｒｓｅａｒｅｃｈＰｒｏｃｅｓｓ　　　　近年来，在电力电子技术大力发展的同时，人们在开关电源的电磁兼容性研究过程中普遍遇到的一个技术难题就是传导干扰问题。传导干扰主要包括设备信号线传导千扰、接地线共地阻抗干扰以及电源线传导干扰，其中电源线上的传导干扰危害最大，抑制环节也最为薄弱。ＩＢＭ公司的一项研究表明，一台普通计算机装置每月都会遭受１０多次电源干扰，它包括停电、电压不稳、尖峰信号、浪２涌和线路噪声等。在严重威胁设备安全可靠工作的起因中，８８．５％是来自电源中的脉冲干扰和振荡瞬变，它们是电源干扰的主要成分１］３。因此，一般在电源输入端口都要安装ＥＭＩ电源滤波器，主要有两个目的，其一是抑制经电源线进入敏感设备或系统的电磁干扰；其二是抑制设备或系统自身的传导发射。通常，ＥＭＩ电源滤波器受电源模块体积所限，无法选取更复杂的拓扑结构和更大的元器件参数，因此ＥＭＩ电源滤波器设计需要尽早考虑．１．２国内外研究现状　　　　在电磁兼容性设计方面欧美等国家起步较早，发展很快。早在上世纪４０年代就已经提出了电磁兼容概念，６０年代，出现了电磁兼容的计算机辅助分析，８０年代以后，电磁兼容的分析预测性设计逐渐发展并且得到应用，研制了大量不同规模的电磁兼容分析预测软件，同时建立了相应的电磁兼容标准和规范，形成了一整套完整的电磁兼容体系。我国由于过去经济基础比较薄弱，电磁兼容的矛盾不突出，所以起步较晚、　　　　水平较低，大多停留在被动的或半主动的解决电磁干扰问题阶段。在７０年代，国内一些单位特别是军品单位在实际工作中遇到了电磁兼容问题，开始引起重视。０年代成立了全国无线电干扰标准化技术委员会，研究和制定了一些电磁兼容标８准。随着电磁兼容热的迅速升温，国内的一些科研单位、大学也逐渐建立了电磁兼容实验室，进行电磁兼容的检测和认证及电磁环境的测试和评估工作。我国在电磁兼容分析预测方面也作了不少努力，一些系统内、系统间的小规模针对性的电磁兼容分析预测软件已研制出来，如航天部开发的ＢＨＥＭＣＡＰ软件。目前电磁兼容在军用产品中应用相当广泛，在民用产品中也越来越受到重视。在此期间，滤波技术作为电磁兼容控制的关键技术，也得到了迅速的发展。ＥＭＩ溥波器作为滤波技术的载体之一，在国内外研究人员的努力下，其设计　　　　理论不断发展．ｓｈｉ加ａｎＪ．Ｃ在１９５年提出一种图表方法，通过事先绘制成的滤波６器插入损耗分析列线图设计单级Ｌ型或ｎ型ＥＭＩ滤波器１１６．９１４年，９ＬａｓｚｉｏＴｉｉｌｎａ外在其专著中发展了这一方法，考虑滤波器件高频特性对列线表的影响，并且这一方法不再局限于单级滤波器门。形ｃｈａｒｄｌｅｏｚｂａｎｅｕｈ提出了另一种方法，根据设ｇ计阻抗和插入损耗要求选取滤波网络，估算元件参数，然后不断的校核分析滤波器插入损耗，修正元件参数［１ｌ。这些设计方法分析过程繁杂，校核运算量都很大。在上述理论设计方法的指导下，近年来又出现了一些新的设计方法。文献［　　　　２』提供了一种滤波元件数值的计算方法，它以输入阻抗、输出阻抗、电磁兼容标准、正常工作时流过滤波器的电流等作为初始条件，引入滤波器设计阻抗和截止频率的概念，根据截止频率、电磁兼容标准及选取的滤波器电路形式计算得出滤波元件值。这种设计方法简单快捷，但是没有考虑到元器件的高频特性及共模电感磁芯的性质，实际制作通常达不到预期的目标。文献【２１２提出一种连续正交阵列（ｃｏｎｓｔｉｕｃｅｅｏｒｖｉｈｏｇｏｎａｌＡｒｒａｙ）方法，无需分离共模和差模噪声信号，直接设计整个ＥＭＩ滤波器，而且能够保证较高的功率因数（ＯｗｅＰｒＦａｃｔｏｒ）．但是如果滤波器的拓扑结构复杂一些，其运算量相当大。文献【３１２采用平面电磁综合技术（ＰｌｎａｒＥａｌｔｒｃｅｏｍ处，ｅｔｉｃｌｎｔｅｇａｔｉｎＴｅｏｃｈｎｏｌｏ），通过减小等效串联电感和等效并联ｙｇ电容，提高滤波器高频特性，最后利用Ｍａｗｅｘｌ二维有限元（ＦＡ）Ｅ软件验证滤波器结构。　　　　本文综合前人对ＥＭＩ电源滤波器的研究方法，应用网络理论建立滤波器设计及分析仿真模型，考虑器件高频分布参数、器件的不同选择及外部环境对滤波器性能的影响，编制了滤波器电感设计软件和插入损耗仿真分析软件，从而极大简化了滤波电感元件和滤波器的设计过程。１．３本文主要工作根据ＥＭＩ电源滤波器的研究需要，本文主要做了一下几方面的工作：　　　　（）概述电磁兼容的定义、电磁兼容设计的主要任务和目前国内外电磁兼容１设计的研究情况。陈述国内外ＥＭＩ电源滤波器发展历史和现状以及一些主流设计方法的优缺点。）讨论ＥＭＩ电源滤波器的特点及开关电源ＥＭＩ信号类型，并给出滤波器电２（　　　　路结构选取原则。应用网络理论分析ＥＭＩ电源滤波器，讨论相关网络参数与滤波器插入损耗的关系．　　　　３（）分析滤波电感、滤波电容的高频电路模型及高频特性。）根据ＥＭＩ电源滤波器的设计规范，选定滤波电路结构，建立滤波器的共４（　　　　模及差模等效电路模型。５（　　　　）分析开关电源产生的干扰，确定插入损耗指标，编制电感设计软件和滤波器分析软件。　　　　６（）进行滤波电感的设计计算，确定最终电路结构，在分析滤波器高频等效电路的基础上，对ＥＭＩ电源滤波器共模及差模插入损耗进行理想和高频状态仿真分析，讨论不同元件参数选择、分布参数模型和测量、使用系统对滤波器频率特性的影响。　　　　７（）通过实际测试，验证ＥＭＩ电源滤波器的性能，对仿真分析结果与实际测试结果进行对比分析，验证等效电路模型和滤波器设计方法的合理性。８（　　　　）对ＥＭＩ电源滤波器进行拓展功能设计，抑制由开关动作所引起的浪涌电压。）分析铁氧体磁性材料的主要性质，讨论软磁铁氧体在ＥＭＩ９（　　　　电源滤波器中的应用。同时讨论滤波电感及电容的器件设计技术。ｌ（　　　　）讨论ＥＭＩ电源滤波器工程应用问题，论述其制作封装、安全检测、安装０形式及安装注意事项等几方面问题。ＺＥＭＩ电源滤波器的设计原则及插入损耗分析２．ＩＥＭＩ电源滤波器　　　　在电磁兼容设计中，即使是经过很好的设计并具有正确的屏蔽和接地措施的设备，也不能提供完整的电磁干扰防护，仍然会有传导骚扰或传导骚扰发射进出设备，这是因为设备或系统上的电缆是最有效的骚扰接收与发射天线。解决这个问题最有效的方法是在电缆的端口处使用ＥＭＩ滤波器。ＥＭＩ滤波器的作用是抑制千扰信号通过，因此它与一般的通信及信号处理中　　　　所讨论的信号滤波器相比，具有下列不同特点：（ｌ　　　　）ＥＭＩ滤波器在对电磁干扰抑制的同时，能在大电流和电压下长期工作，对有用信号消耗小，保证最大的传输效率。２）ＥＭＩ滤波器中用的电感、电容元件，必须具有足够大的无功功率容量，（　　　　同时对元件寄生参数的控制也比较苛刻。３）信号处理中用的滤波器，通常总是按阻抗完全匹配状态设计的，所以可（　　　　以保证得到预想的滤波特性。但是，在电磁兼容设计中，很难做到这点，有时滤波器不得不在失配状态下运行，因此必须认真考虑其失配特性，以保证ＥＭＩ滤波器在工作频率范围内有比较高的衰减性能。（　　　　４）ＥＭＩ滤波器虽然是抗电磁千扰的重要元件，但是使用时必须仔细了解其特性，并正确使用。否则，不但会失去滤波功能，有时还会导致新的噪声。（５　　　　）ＥＭＩ滤波器应该有足够的机械强度、安装方便、工作可靠、重量轻、尺寸小及结构简单等优点。ＥＭＩ电源滤波器，又称为电网滤波器、进线滤波器，它是ＥＭＩ滤波器中的一　　　　种，允许直流或工频（０Ｈｚ、４０５０Ｈｚ）信号通过，对频率较高的其它信号和干扰信号有较大的衰减作用。通用的ＥＭＩ电源滤波器可以定义为一个低通网络，它由电感、电容或电阻等无源器件组成。一般可根据其电路形式分为单电阻、单电感、单电容、ＲＣ型、Ｌ型、Ｔ型、ｎ型等基本电路形式，如图２一１所示，它们是组成ＥＭＩ电源滤波器的基础［ｌ。８ＥＭＩ电源滤波器的主要性能指标一般包括额定电压、额定电流、插入损耗、　　　　漏电流、阻抗匹配、频率特性、物理尺寸及重量、使用环境和滤波器本身的可靠性等。但是在使用时考虑最多的是额定电压及电流值、插入损耗和漏电流。额定电压和额定电流主要是出于安全和性能考虑的．　　　　额定电压是输入滤波器的最高允许电压值，主要是保证滤波器在该工作电压　　　　︒士丁刊介勺犷－Ｌ丁　　　　Ｒ　　　　　　Ｌ　　　　　　　　－入入气－￣了匀，丫、，‘．ＲＣ　　　　　　　　　　Ｔ　　　　　　　　　　　　　　图２一１基本的ＥＭＩ电源滤波器ＦｌｇｕｒｅＺ一ＩＢａｉｃＥＭＩｓｓｏｕｃｅｆｒｉｌｔｒｅ下，其内部的电容器、电感线圈以及它们和金属外壳之间的绝缘，在最大峰值电压下，包括浪涌等有害瞬变过程都不出现绝缘破皮现象。滤波器的额定电压一般取最大峰值电压的两倍。额定电流是指在额定电压和规定环境温度条件下，滤波器所允许的最大连续　　　　工作电流。额定电流均为工作环境是４０摄氏度时的额定电流值，在其他环境温度下滤波器的最大工作电流可按下式计算：‘二人砍８　　　　　　　　　　　　　　５一兀）产５２（一）１其中，１　　　　１是４０摄氏度的额定电流，Ｔ＾是工作环境温度［ｌ］５。一般环境温度越高允许的工作电流越小。同时，工作电流还与频率有关，工作频率越高，允许电流越小。当滤波器的工作电流超过额定电流时，会造成滤波器过热，使得低频滤波性能下降。因此，在确定滤波器的额定工作电流时要以设备的最大工作电流为准，一般取滤波器的额定电流是实际最大工作电流值的１．５倍左右。插入损耗（功ｓ　　　　ｅｉｔｒｎＬｏｏｓ，ＬＬ）是从抑制干扰的角度出发，是滤波器最重要的技术参数。具体的内容将在后面的章节中介绍。　　　　漏电流是指在额定电压下，滤波器相线和中线与地之间流过的电流。一般出于安全的考虑对漏电流都有严格的规定。２．２开关电源ＥＭＩ信号类型及特点　　　　ＥＭＩ电源滤波器主要是针对电源线上的干扰信号类型来进行抑制的。电源线上的干扰信号包含了很多可变的因素，给分析带来了一定的难度．但是通常这些电源干扰是以共模（ＣｏｍｏｎＭｏｄｅ，ｃＭ）和差模（０１月免ｒｅｎｔｉｌＭｏａｄｅ，ＤＭ）方式存在，因此干扰信号按传导路径的不同可分为共模干扰信号和差模干扰信号。共模干扰是指电源线对大地或中线对大地之间的电位差，对于三相电路来说，　　　　共模干扰存在于任何一相与大地之间。共模电流是在相线（或中线）和地线之间流动的、相位相同的电流，共模电流一般利用外部接地系统、电缆、金属制品等做为电流的返回路径。共模干扰如图２一２所示。负载图２一共模千扰ＦｉｇｕｒｅＺ一ＣＭｉｎｔ件角阅Ｉｃｅ　　　　差模干扰存在于电源相线与中线之间，对于三相电路来说，差模干扰还存在于相线与相线之间．差模电流是往返于相线和中线之间且相位相反的电流。差模干扰如图２一３所示。负载图２召差模千扰　　　　ｉＦｇ”ｒｅＺ一３ＤＭ坛ｔｅｉｒ七ｒｅｎｃｅ　　　　通常情况下，共模电流和电压振幅非常小，但是由于在电路中它们的回路面积很大，因此由共模干扰所引起的电磁兼容问题比等价的差模千扰更严重。在大多数场合ＥＭＩ电源滤波器主要抑制共模干扰信号。开关电源与交流电网连接的框图如图２一　　　　４所示。尽管开关电源的噪声源是一个单端口网络，但具有相线（Ｌ）、中线（Ｎ）和地线（Ｅ）的开关电源实际上形成了两个ＡＣ端口，所以在实际分析时可将噪声源分解为共模和差模噪声源。由于共模和差模这两种模式的传导噪声来源不同，传导途径也不同，因而开关电源的共模滤波器和差模滤波器应当分别设计。图２碑开关电源对交流电网形成的共、差模噪声源ｉＦｇｕｒｅＺ礴ＴｈｅＣＭａｎｄＤＭｎｏｉｓｅｓＯｕｒｃｅｏｆｓｉｔｗｃｈｐｏｗｅｒｔｏＡＣｎｅｔｗ０ｒｋ　　　　开关电源在工作时，开关的切换频率通常从数千赫兹到上百千赫兹，而陡峭的上升及下降电压与电流波形，内含相当多的高频成分，所以开关电源本身就是一个干扰发射源。但是与高速数字电路相比，由于它的开关功率大，开关频率不太高，所以开关电源呈现出不同于高速数字电路的电磁干扰特性。它们主要表现为１１４３１３５］：（１　　　　）作为工作于开关状态的能量转换装置，开关电源的电压、电流变化率很高。　　　　２（）干扰源主要集中在功率开关器件以及与之相连的散热器和高频变压器，干扰源的位置较为清楚。（　　　　）开关频率不高，主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰。３　　　　４（）开关电源印刷电路板的走线通常采用手工布局，具有更大的随意性，增加了ＰＣＢ分布参数的提取和近场干扰预估的难度。．２３电路结构选取原则ＥＭＩ电源滤波器通常希望其工作在规范的输入阻抗和输出阻抗中，一般源阻　　　　抗和负载阻抗都等于５０Ｑ。当源阻抗和负载阻抗与滤波器规范规定的阻抗不同时，输出响应就会发生变化，滤波器将不能达到预期的工作性能。但是在实际应用中，ＥＭＩ电源滤波器两端阻抗通常都是处于失配状态。设电源的输出阻抗和与其连接的滤波器的输入阻抗分别为２　　　　０和２１，根据信号传输理论，当２０笋乙，在滤波器的输入端口会发生反射，发射系数为ｐ＝（　　　　　　　　　　　　　　　　０２一乙）（２／０十乙）２（一）２显然，２　　　　０和２１相差越大，ｐ便越大，端口产生的发射越大．当阻抗处于失配状态时，ＥＭＩ信号会在它的输入和输出端口产生反射。失配越大，反射越大。所以，滤波器输入端口应与电源的输出端口处于失配状态，使ＥＭＩ信号产生发射。同理，滤波器输出端口也应与负载处于失配状态，使ＥＭＩ信号产生发射１１１８。　　　　对于ＥＭＩ信号，电感是高阻抗的，电容是低阻抗的，所以在进行ＥＭＩ电源滤波器电路结构的设计时应遵循下列原则：如果源内阻和负载是阻性或感性的，与之端接的滤波器接口就应该是容性的。如果源内阻和负载是容性的，与之端接的滤波器接口就应该是感性的。具体的组合方式见表２一１所示。表２一ＩＥＭＩ电源滤波器的端接方式ＴａｂｌｅＺ一ＩＰｏｒｔｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｔｎｏｄｅｏｆＥＭＩｓｏｕ比ｅｆｉｌｔｅｒ源阻抗Ｎ低低高负载阻抗Ｇ低滤波器形式“行竹吮已一认“＿　　　　．＿．川丁＿＿高低““￣勺二一“。　　一丁。。下＿　　“泣丫￣场“高高“注行节丁“，ＴＴ。．２４ＥＭＩ电源滤波器插入损耗的计算方法ＥＭＩ电源滤波器对干扰信号的抑制能力用插入损耗来衡量，插入损耗是滤波器最重要的技术参数之一。本节主要利用网络理论分析滤波器的网络结构，从而得出插入损耗的基本计算公式，其中最关键的是推导出滤波器二端口网络的Ａ参数。２·４，１二端口网络［２０］图２一５所示为一个二端口网络，其中１一１’端口为输入端口，２一’２端口为输出端口。图２－　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５二端口网络Ｔ和０，Ｐｏｒｔｎｅｔｗｏｒｋ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｉＦｕｒｇｅＺ一５图２一５二端口网络的传输方程为：矶＝ａｌ认十ａｌＺ（一）ｚ，几＝ａｌｚ矶十几２（一）引入矩阵的概念，则公式（２一）３可以表示为：（２一３）卧匕城匀一Ａ图损耗的关键。２￣一一（２一）式（　　　　２一）４中的Ａ称为Ａ参数矩阵。Ａ参数矩阵各元素的计算是推导滤波器插入’￣一一２图２一　　　　　　　　６ｎ个二端口网络级联Ｆｉ，ｒｅＺ石５州ｅｓｃａｓｃａｄｅｏｆｎｔｗｏ，ＯｒＰｔｎｅｔｗｏｒｋｓ对于ｎ个二端口网络的级联，如图２一６可得：〔分）＝彝Ａ，（址，）（２一５）　　　　由此，在对滤波器进行网络分析时，可以将复杂的二端口网络分解为多个典型滤波电路二端口网络的级联，分别计算出各个二端口网络的Ａ参数矩阵并连乘Ａ参数矩阵，即可获得复杂滤波器网络的Ａ参数矩阵，进而实现对滤波器插入损耗的分析。典型的滤波电路如图２一　　　　１所示，它们中常用的Ａ参数矩阵列于表２一２中。表２一典型滤波电路的Ａ参数矩阵　　　　　　ＴａｂｌｅＺ一ＺＡＰａｚａｍｅｔｅｒｍａｔｉｒｘｏｆ砚Ｐｉｙｃａｌｆｉｌｔｒｄｒｅｕｉｃｔ典型滤波电路Ｌ　　　　　　　　　　　　｝Ａ参数矩阵卜－Ｊ、、、、－－月．，￣种，一．．口甲口．．．．．．．心（”，Ｌ、戈０１）’工。’，．‘Ｔ－．　　　　ｆ’＿“、戈了口ＣＩ少沪竹吮叮￣一一二上扁（，一“’Ｌｃ叫戈ｊ山ＣＩ）｛，一‘’“ｃｊ，（“＋乌卜ｊ，’“‘ｃ）ｌ一，‘乌ｃ），一叭截一场注岌夕一‘二，丁一’丁万ｗＣ’　　　　　　戈ｊ丁－二｛．，＿‘了Ｌ＝Ｃ，，＿＿，些＿）口叭与＋场）一州一‘与‘２且一山儿‘．少．２．４２ＥＭＩ电源滤波器插入损耗　　　　插入损耗是ＥＭＩ电源滤波器的重要参数，它是频率的函数。通常把插入损耗随频率变化的曲线称为滤波器的频率特性。滤波器的插入损耗越大，滤波效果越好．ＥＭＩ电源滤波器插入损耗的定义为，没有滤波器接入时，从噪声源传输到负载的功率尸１和接入滤波器后，噪声源传输到负载的功率凡之比，用ｄＢ（分贝）表示。滤波器接入前、后的电路如图２一７（ａ），（ｂ）所示１３］。图２一　　　　　　７插入损耗方框图ｉＦ四ｒｅＺ一７Ｂｌｏｃｋｄｉａ『ａｍｏｆｈｉｓｔｒｅｉｏｎ功５５几＝１１０９（别助由于月＝玲／凡弓“心仄所以１　　　　　　　　　　·Ｌ一，０，９（Ｋ，／份）一２０，９（Ｋ／砚）由图２一（７）ａ可得践＝—厂　　　　　　　　式ｒ＿ｓＲ　　　　＋凡根据图２一７助的网络传输方程，同时有叮二ａｌ屹十ａｚｌ几几二气ＩＫ＋气几叮二凡一几ＲｓＫ，几凡式（２一１１），（２一１２），（２一１３）联立可解出ＶＺ为＝丛ａ，　　．＋ａ：２凡＋ａＺｏｓＲ＋ａ２２ｓＲ凡将式（２·１）０，（－２１）４代入式（２·９）即可得出插入损耗的计算公式：“一，。，９｝ａ，：凡＋马：＋ａＺ：ｓＲ凡＋ａ２２ｓＲ凡＋凡　　　　　　　　（２一６）２（一７）（２一８）（２一９）２（一１０）（２一１１）（２一１２）（２一１３）（２一１４）２（一１５）　　　　在进行滤波器的设计时，式（２一巧）用于计算滤波电感数值和仿真检验滤波器的性能。同时，我们要注意ＥＭＩ电源滤波器插入损耗和通常所说的转移电压衰减的定义是不同的，所以书本上己有的滤波器电压衰减图表和数据不能直接应用于插入损耗。．２５电感、电容的高频特性　　　　电感和电容是构成ＥＭＩ电源滤波器的主要元件，它们的高频分布参数直接影响到滤波器的性能。在低频状态下，电感和电容一般被当作理想器件即纯电感和纯电容。但是在高频状态下，它们的特性将远远偏离理想状态时的特性。．实际电感器　　　　ＥＭＩ电源滤波器中的电感器通常都是绕制成线圈形式，磁芯为铁氧体软磁磁芯。与一般的电感器一样，在一个很宽的频率范围内，滤波电感具有线圈的直流电阻Ｒ和分布电容马，分布电容存在于电感绕组匝与匝的导线之间及多层绕组的层与层之间。分布电容是影响电感频率特性的主要指标。实际电感的等效电路如图２一５所示［，０］．ｑ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图２一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８实际电感的等效电路ｉＦ　　　　　　　　　　　　　　　　ｕｒｇｅＺ一８鞠山ｖｌｅａｎｔｃｌｒｃｕｉｔｏｆｐｒａｃ石优初ｄｕｃｌａｎｃｅ根据这一等效电路，电感的阻抗为：几Ｒ十ｊ口Ｌ　　　　　　１　　一。ＺＬ吼十加ｑＲ２一１６）（在直流段即。功时，及等于Ｒ；当在低频段即。＜。。时，电感的阻抗随频率升　　　　高而增加；当。＝吻时，电感Ｌ与分布电容ｑ发生并联谐振，及达到最大值；当沙。０时，电感的阻抗呈现电容阻抗的特性，阻抗随频率升高而降低。频率。０是电感器的谐振频率：、一１　　　　　　　　　　　　　　／湃可２（一）７１根据式（２·６１），实际电感的频率特性如图２一９所示．寿　　囚ＺＱｘ感抗特性容抗特性·１汤你、、‘１二产罗＆－尸·．‘莽丈’““、溉、尧舒只厂奋“图２一　　　　　　　　９实际电感的频率特性ＦｉｇｕｒｅＺ一ｇＦｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｃｔｒｒｏｆＰｒｅａｃｉｔｃｅ因此，为了改善电感的高频特性，可通过以下两个途径实现：一是在体积不变的情况下，获取最大的电感值：二是将线圈的分布电容ｑ减小到最小．．实际电容器实际的电容器和电感类似，它也不是一个纯粹的电容。实际的电容器由绝缘　　　　漏电阻左Ｐ、等效串联电阻丑５、等效串联电感ＬＰ和电容构成。绝缘漏电阻凡是介质材料本身的电阻，等效串联电阻尺５是电容器引线等的等效电阻，而等效串联电感分量是由电容引线和结构所决定的。高频状态下，电感分量是影响电容频率特性的主要指标．实际电容器的等效电路如图２一０１所示工］０１。图２一　　　　　　　　０实际电容的等效电路１ｉＦ即ｒｅＺ一１０Ｅ明ｉａｖｌｅｎｔｃｃｕｉｒｉｔｏｆ娜ｃｔｉｃｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ电容的阻抗为：＋一选一ｃ＝凡十ｊ口Ｌｐｚ１＋１　　口ＲＣ根据式（２一１）８，实际电容的频率特性如图２－１所示。（２一１８）ｌ　　　　司凡哈凡．价界抗特性感抗特性厂乡尸，卜产二二、、．，、．二晚ｃ约　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　口图２一　　　　　　　　　　１实际电容的频率特性ｉＦｇｕｒｅＺ一ｌ１ＦｒｅｑｕｅｎｃｙｃｈａｒａｃｒｏｆＰｒｅｔａｃｉｔｃｅｃＰａａｃｉｎｃａｔｅ在频率非常低时，电容器表现出电阻特性，其数值主要取决于绝缘漏电阻凡．当频率逐渐升高时，式（２一１）８可近似等效为：ｃｚ一Ｒｓ十，呜十兴（２一１９）ｊ心七　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　在ＥＭＩ电源滤波器的设计中，主要考虑的是电容在较高频率时的实际特性，因此在进行滤波器的高频等效电路分析中，可以采用图２－１２所示的实际电容的简化等效电路。叫户书认月兰，问图２一１２实际电容的简化等效电路ｉＦｇ”ｒｅＺ一２１ｅｑｕｉａｌｖｔｃｎｅ呻ｉｔｏｆＰａｃｔｒｉ忧ｃ叩ａｃｉｎｃａｔｅ　　　　当在低频段即。＜口。时，电容的阻抗随频率的升高而降低；当护毋。时，等效电感场与电容Ｃ发生串联谐振，电容器阻抗几最小，旁路效果最好；当。＞。０频率超过谐振点时，电容的阻抗呈现电感阻抗的特性，阻抗随频率升高而增加。频率。。是电容器的谐振频率：、一犷俪　　　　　　　　　　　　　　ａ０２（）　　　　实际电容器的高频特性主要取决于等效串联电感乙Ｐ。等效串联电感尤ｐ实际上包含两个部分即内部结构及引线电感乙１和外部引线电感Ｌｗ。Ｌｉ取决于电容器的结构和尺寸，一般取５一５０奴Ｈ．扬取决于电容器外部引线的长短，是影响电容高频特性和谐振频率的主要因素。因此，在使用电容器时应设法将外部引线长度控制到最小，以达到提高噪声抑制的目的。综上所述，在高频条件下进行滤波器插入损耗分析时，必须按照电感和电容　　　　的高频等效电路进行考虑。在计算高频插入损耗时，需要将理想状态下电感和电容的阻抗用高频时的阻抗代替，求出相应的Ａ参数矩阵。．２６本章小结　　　　本章讨论了ＥＭＩ电源滤波器的基本电路结构、性能指标及设计原则，分析了开关电源干扰产生的原因、特点和千扰信号的类型。同时在应用网络理论分析滤波器特性参数—插入损耗的基础上，结合滤波器件的实际特性讨论了在高频情况下如何分析滤波器的高频插入损耗．３ＥＭＩ电源滤波器的设计实例　　　　本章主要通过一个实例来说明ＥＭＩ电源滤波器的设计方法。一个航空电源模块中的ＤＣ一ＤＣ开关电源，其输入电压是１０Ｖ，电压的正常工作范围是８０Ｖ、１０２０Ｖ，工作频率是２００ｋＨｚ，功率是１０ｗ，工作效率是６０％。经检测，此开关电源传导干扰和辐射干扰超标，需要设计一个ＥＭＩ电源滤波器对其干扰进行抑制。根据前一章关于滤波器额定电压和额定电流的描述，此滤波器的额定电压为２４０Ｖ，额定电流为０．５Ａ。通常ＥＭＩ电源滤波器都被认为是一个低通滤波器，但严格来说，由于滤波器　　　　件高频分布参数的影响，在频率很高时，滤波器对高频干扰信号将不再起作用，实际上变成了一个带阻滤波器。因此，此处设计的ＥＭＩ电源滤波器的抑制对象主要是针对传导干扰信号。至于上述开关电源存在的辐射干扰则需要通过屏蔽或其他方法解决。ＥＭＩ　　　　电源滤波器应用网络理论的计算机辅助设计方法的流程图如图３一１所示，主要设计步骤为：（１　　　　）分析要解决的问题，提出详细的技术指标．（２）根据具体要求和设计经验给出认为可行的电路形式。　　　　（３）分析共模和差模等效电路，分别求出各等效电路的Ａ参数矩阵。　　　　（４）根据电磁兼容测试结果和标准综合分析开关电源的干扰信号特点。　　　　　　　　（５）确定滤波器部分元件参数，计算共模和差模电感。６）使用ＭＡＴＬＡＢ软件对滤波器的频率特性进行仿真，如果符合插入损耗要（　　　　求设计结束．如果不符合要求，根据不符合的指标改变元件参数或电路形式，重新设计。（７）根据共模和差模滤波器参数，组成实际的ＥＭＩ　　　　电源滤波器。　　　　（８）实际测试是否满足ＥＭＩ标准，如不满足，微调电路相关参数。（９）实物是否满足体积等要求，如不满足，改变元件相关布局。　　　　开始分析问皿　　提出设计指标根据实际情况给出电路形式共模等效电路Ａ参数矩阵差模等效电路Ａ参数矩阵共模千扰信号分析差模干扰信号分析选择共模滤波器元件参数，计算Ｌｃ侧选择差模滤波器元件参数，计算ＬｏＭ／／共模、、插损是否满足设、、计要求２／是／／差模、、插损是否满足设、、计要求２２是根据共模和差模滤波器，组成实际ＥＭ［滤波器尸尸实际、、测试是否满足、ＥＭＩ标准／是微调电路相关参数　　体积否满足标准是结束改变元件相关布局图３一ＩＥＭＩ电源滤波器设计流程图ｉＦｕｒｇｅ３一ｌＡｆｌｏｗｃｈａｔｏｆＥＭＩｓｒ０ｕｒｃｅｆｉ１ｔｒｄｅｅｓｉｎｇ．３１规范　　　　世界各国或地区有关传导型ＥＭＩ的测量技术以及各类型产品的主要规范对照标准大致如表３一１所示１１］。本文将以航空领域电源模块中使用的ＤＣ一Ｄｃ开关电源为背景，以一直流ＥＭＩ电源滤波器为设计实例，并以国家军用标准ＧＪＢ１５１刀１５２Ｂ中有关军用设备及分系统电磁发射和敏感度测量的规范作为滤波器的设计标准。表３一１各国或地区关于传导型ＥＭＩ主要规范Ｔａｂｌｅ３一ＩＭａｉｎｓｔａｎｄｓｒｓｏｄｆｃｎ们ｄ、，性ＥＭｌｉｎｓｏｎｌｅｃｏｕｎｔｉｒｓｏｒａｒｅｅａｓ中国测量技术工业、科学医疗设备ＣＢ汀６１１３．１一１９９５美国ＡＮＳＩＣ６３欧洲国际ＧＢ邝６１１３．２一１９９８ＧＢ／４８２４一１９９６ＳＰＲ１６ＥＮ５００８１ＣＩＦＣＣＰａｔｌｓＥＮ５５０ｌｌｘＦＣＣＰａｔｌｒｓＣＩＳＰＲｌｌ信息技术相关设备广播接收相关产品家电产品ＧＢ９２５今１９９８ＥＮ５５０２２ＣＩＳＰＲ２２ＧＢ１３８３７一１９９７ＧＢ４３４３一１９９５ＧＢ１７７４３一９９ＦＣＣＰａｔｌｒｓＥＮ５５０１３ＦＣＣＰａｔｌｒｓＦＣＣＰ时１５ＣＩＳＰＲ１３ＥＮ５５０１４ＣＩＳＰＲ１４ＥＮ５５０１５ＣＩＳＰＲ１５灯具产品本文中开关电源需满足的详细规范如表３一２所示［４ｌ１。表３一具体规范　　　　Ｔａｂｌｅ３一５口沈ｉｉｆｃｓｔａｌｌｄａｒｄＣＥ１０２ＲＥ１０２０１Ｈ卜１ｋ０ＭＨｚ，电源线传导发射，９小６０ｄＢｕｖｏＩｋＨＺ、ＩＳＧＨｚ，电场辐射发射，２一１００ＭＨｚ，６２一６４ｄＢｕＶ／ｍ；１８ＧＨｚ，６９ｄＢｕＶＲＥ１０３１０ｋＨＺ、４０ＧＨｚ，天线谐波和乱真输出辐射发射，一８０ｄＢ图３一２所示为Ｇ　　　　ＪＢ一巧ＩＡ中ｃＥ１０２规定的电源线传导干扰发射极限值，该极限值适用于所有电源导线及返回线．图中曲线根据额定电压的不同，其极限值可以相应放宽。若受试设备传导发射超标，可参照发射极限值确定插入损耗指标，设计合适的电源滤波器。本文中的滤波器设计主要以ＣＥ１０２为依据。千扰信号电平︵．‘︶、、８　０　　０６　０４０２０Ｑｏｌ｛侧｝｛１｝｝川一｛｛！一｝一、姗｝｛｝叱一｛！｝！｛｝一卫１｝且｝｝｝｝１｛｝｝川一’＿｝一！１｛１｝｛！ｉ一｝｛一｝一一ｊ一｛‘日】１！｝ｌ．ｌｌ臼以－州一１一｝ｌ｝　　　　｝Ｌ０１１１０绷奉　　　　（，Ｅｚ）图３２ＣＥＩＯＺ规定的电源线传导发射极限值ｉＦｉｇｌｒｅ３一２ＰＯｗｅｒｃｏｒｄｃｎｄｏｕｃｔｅｍｉｓｓｉｏｎｂｏｕｎｄｓｒｙｖａ１ｕｅｉｎＣＥｌ２０３．２滤波器网络结构分析３：２１选择滤波器电路结构在开关电源中，主要的ＥＭＩ骚扰源是功率半导体器件开关动作产生的Ｊｖ　　　　左六和涌赶ｔ，因而电磁发射（ｌＥｃｅｔＯｒｉｎａｎｇｉｃＥｍｔｅｉｓｉｎ，ＥＭＥｏ）通常是宽带的噪声信号，其频率范围从开关工作频率到几兆赫兹。所以，传导型电磁环境的测量，正如很多国际和国家标准所规定，民用标准频率范围在０．巧￣３ＯＭＨｚ，军用标准的频率范围在。．巧一１０ＭＨｚ。设计ＥＭＩ电源滤波器，就是要对开关频率及其高次谐波的噪声给予足够的衰减。基于上述标准，通常情况下只要考虑将频率高于巧。ｋＨｚ的ＥＭＥ衰减至合理范围内即可。根据开关电源产业共模、差模干扰的特点，可以粗略按干扰的分布划分三个　　　　频段：０．１　　　　５一０５ＭＨｚ差模干扰为主；　　　　０．５一ＳＭＨｚ差模、共模干扰共存；５一３０ＭＨｚ共模干扰为主。　　　　其简单的列线图如图３　　　　一３所示。对于开关电源来说，干扰信号容易出现在开关频率点及其谐振点上，因此这　　　　些频段是滤波器工作的主要频段。此开关电源的工作频率是２００ｋＨｚ，差模千扰信号的强度可能比较大，所以在电路结构的选择上使用一般性能电源滤波器，为了增强滤波器差模滤波的能力，另外再加上一级差模滤波电感，电路如图３一４所示。．１５００，１５１０３０频率（ＭＨＺ）图３一共模干扰和差模千扰的分布规律Ｆｉｇｕｒｅ３一３ＲｅＵｌｇａｉｒｔｉｓｏｆｄｅｉｓｌ石ｂｕｔｉｏｎｏｆＣＭｉｎｔｅ到免ｒｅｎｃｅａｎｄＤＭｉｎ‘州ｒｒｅｅｎｃｅ图３书增强差模效果的一般性能电源滤波器ｉＦＵｒｇｅ３４Ｇ即ｅａｌｐｒｅｌ如ｎｎａｌｌｃｅｓｏｕｒｃｅｆｉｈｅｒｏｆｓｔ代”多ｈ．ＤＭ图３一中的电感Ｌ及其标志代表共模电感即共模扼流圈，　　　　对于相线Ｐ或中线Ｎ对地引入的共模干扰，均采用由共模电感Ｌ、差模电感Ｌ。和共模电容ｑ构成的对地对称的Ｌ型滤波电路；对于相线Ｐ和中线Ｎ之间引入的差模干扰，采用差模电容Ｃｘ、共模扼流圈漏电感Ｌｅ和差模电感ＬＤ构成的ｎ型滤波电路抑制．在滤波器的电路设计中，共模和差模两种滤波元件对彼此干扰的滤除都会提　　　　供贡献，而同一滤波元件也有可能对于电磁千扰信号抑制呈现相反作用，使得滤波器整体设计出现变数与变数之间相互影响的情况，其错综复杂的相互影响情况如图３一５所示。因此，在电路分析和选择共模及差模滤波元件值时要充分考虑到上述情况。共模电感ＬｃＭ（漏感Ｌ。。ａ眺ｅ）共模干扰差模电感ＬＤＭ差模干扰共模电容ＣｃＭ差模电容ＣＤＭ图３一ＳＥＭＩ滤波元件与千扰的相互影响ｉＦｇｕｅ３一ＩｒｎｔｒｌｅａｔｉｏｎｓｉｈＰｏｆＥＭＩｆｉｌｔｒｅｅｌｍｅｅｎｔｓａｄｉｎｎｔｅｒｅｆｒｅｎｃｅ．３．２２共模和差模等效电路　　　　在进行ＥＭＩ电源滤波器电路结构分析时，通常将共模干扰和差模千扰分开分析，分别计算各自等效电路的Ａ参数矩阵并得出对应的插入损耗．图３一６和图３一７分别给出了图３一４所示滤波器在理想状态下的共模等效电路和差模等效电路。图３一理想共模等效电路ｉＦｇｕｒｅ３，６ｌｄｅａＩＣＭｅｑｕｉａｌｖｎｔｃｅ扮ａｊｉｔ图３一７理想差模等效电路Ｆｉｉｇｌｒｅ３刀ｌｄｅａ１ＤＭｅｑｕｉ，ａｌｏｔｃｉｕｉｃｒｔ其中乙ｃＭ是等效共模电感，ＬＤＭ是等效差模电感．与ｒ＝Ｌ十几　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３（一）１几“＝Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｔ＋２几（３一２）ｑ３＝Ｃ　　　　　　　　　　　　　　　　ｘＺ＋ｑ／２差模电感的作用。一般情况下，ＬＤ＜＜Ｌ，乙‘＜ＺＬ。且乓‘习１００由图３一６和式（　　　　２一）２可求出共模等效电路的Ａ参数矩阵：（３一３）Ｌ。是在绕制共模扼流圈时产生的不平衡漏电感，在滤除差模干扰信号时相当于　　ｌａ：＝１一“ＺｕｑｃＬｌａ：＝加工。护几．＝ｊ“９几２＝１（３一）由图３一７和式（２一）可求出差模等效电路的Ａ参数矩阵ａ。，＝１一。，ＭｃＤＬｘ３气：＝了口乙毋矛ａＺ一加（ｘｃ。＋ｃｘ，一。，编ｃｘ：ｘｃ，）ａ，，＝１一口ＺＬ、Ｃｘ，（３一５）３．３干扰信号分析　　　　近年来，共模和差模干扰信号分离技术发展日渐成熟，可通过多种方法获得共模和差模干扰信号各自的相量成分大小。常用的干扰信号分离方法有电流探棒（ＣｕｒｒｅｌｌｔＰｒｂｅｏ）、差模拒斥网络但ｉｆｒｅｅｎｔｉｌａ一ＭｅｄｅＲｅｊｅｉｔｃｎＮｅｏｔｗｏｒｋ，ＤＭＲＮ）以及干扰分离器困。ｉｅｓｅｓＰｔｏｒａ）等。ｒ在进行传导型电磁干扰测量时，必须使用传输线阻抗稳定网络（Ｌ　　　　ｉｅｎｍｐＩｄｅｎａｅｓｃｔｉｌｂａｚｉｉｔａｎＮｏｅｔｏｒｗｋ，ｌＬＮ）ｓ，它是电磁兼容检测规定的线性阻抗固定网络。其主要功能是提供待测物工作电源、隔绝外部干扰，并提供一个固定阻抗以摄取待测物干扰，利用频谱分析仪读取千扰的大小，测量电路如图３一８所示。’】。当分别获知干扰源共模和差模千扰大小时，便可利用共模和差模等效滤波电　　　　路，依据所需的衰减量，设计适当的元件值。北京交通大学硕士学位论文ＬＩＳＮＬＮＧ频谱分析仪图３　　　　　　　　一８传导型ＭＥＩ测量装置ｉｇｕｔＦｅ３一ＳＭｅａ‘ｕｒｅｍｅｎｔｍｅｃｈ胡ｉｓｍｏｆｃｏ们ｄｕｃｔＥＭＩ　　　　然而，对每部不同的单台设备都进行ＥＭＣ测试，而后分析其传导干扰特性，设计合乎要求的滤波器，这在实际工程中显然是不可能的。这时就需要设计人员根据设备所要满足的标准，自行设定滤波器需要达到的衰减量。事实上，根据国家标准中电源滤波器插入损耗的测试方法，在标准测试条件下，一般军用电源滤波器应满足１５ｋＨｚ一１０Ｍ日２范围内插入损耗达到３０一６０ｄＢ。实际设计时的插入损耗值还应加土６ｄＢ的安全余量。图３一　　　　９给出了开关电源进行电磁兼容性测试时标准ＣＥ１０２的测量结果。目口１祖口ｒ之１舀ｋ日公２９月ｌｄ拍仁Ｖ加硕叫钾旧ｐ刃「，和创川冰ＩＺ】Ｈ——翻侣吕甘ＩＬ．６飞ＯＣ旧１０２洲日邵口ｋＬ丈性叭工乙４６１ｏＣ它１０２护ｋ亡七１０２ＰｅａｋＬ玄颐让Ｈ口ｒｋ必ｒ：１０ｋＨ里之４．７６ｄＢｐＶ切帅绪　　ｄｌ即刃１加．如猛２以加卜洲康，加卜２以欺３川冰州改椒，ＭＺＭ３Ｍ月栩日Ｍ１４洲诵户叫．．饭甲【日习封已导Ｎｌ几４６１ＤＣ吕１０２目ａ义护ｋＬＩＨ时ＩＬ４石ＩＤＣ后１０２ＰｋＣ日１０２护．口ｋＬｉｍｉｔｐ州户二２声，／时１０，玉０自翻图３　　　　　　一９ＣＥ１０２测试结果Ｆｉｇｕｒｅ３一ｇＭｅａｓｕ到沉ｎｅｔｒｎｅｓｕｌｔｏｆＣＥ１０２由图３　　　　一９可以看出，被检测的开关电源本身已经有了滤波电路，但是滤波效果并不理想。传导干扰超标点主要集中的工作频点及谐波点上，ＩＭＨｚ频率以上的干扰信号幅度也需有所降低。根据现有条件，通过对测试结果和标准要求的综合分析可得出滤波器抑制共模和差模干扰需要达到的衰减量。共模和差模插入损耗与频率的对应关系如表３一３所示。表３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一３插入损耗和频率的对应关系Ｔａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｂｌｅ３一３ＣｏｒｒｅｓＰｏｎｄｎｉｇｒｅｌｉｏｎｓｏｆｌｔａ．Ｌａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ人ＭＨｚ）工ＬｃＭ（ｄＢ）０．２４３５００．４５０５６０．６５８６２０．８６８６６ｌ７０７Ｏ５５８６４ｌ０５５５８．ＩＬｏＭ（ｄＢ）频点是根据开关电源的工作频率２　　　　００ｋＨｚ来取值的，分别是工作频率、谐波频率及几个高频点。表３一３的第一栏是频率点；第二、三栏分别是各频率点上相对应的共模、差模插入损耗值。３．４程序设计及仿真本文所有算法采用ＭＡＴＬＡＢ语言编程实现。从程序功能看，可分为滤波器设计和滤波器分析两大模块。３：４１共模电感和差模电感的计算ＥＭＩ电源滤波器通常希望其工作在规范的输入阻抗和输出阻抗中，一般源阻　　　　抗和负载阻抗都等于５０Ｑ，但在实际工作中阻抗大多处于不匹配状态。在计算电路参数时，为了减少变量，利于ＥＭＩ电源滤波器共模和差模插入损耗的理论计算，需要源阻抗和负载阻抗为一个固定值，因此先不考虑源阻抗和负载阻抗是否匹配的问题。这里采用测量滤波器插入损耗时使用的标准源、负载阻抗值：Ｒｓ＝５０Ｑ，Ｒ户５０Ｑ。在允许的条件下，滤波电容的容量要求越大越好。一般用于交流滤波器时，　　　　共模电容必须小于０．１０卜Ｆ，如２０２ＰＦ一４００７ＰＦ，０差模电容要求取值在１￣ｓｐＦ之间。而在直流滤波器中，电容器耐压较低，其使用的容量大小比交流滤波器中使用的电容大一个数量级。共模电容和差模电容有几个常用的数值，共模电容通常为３３４，２４和３３３；差模电容通常为１０５和０．８卜６Ｆ。这里选取最常用的３３３和１０５作为共模电容和差模电容的数值。　　　　计算电感的过程是利用插入损耗公式（２一４１）进行反推的过程。具体方法是：先将共模等效电路的Ａ参数矩阵代入式（２一１）４，得出共模等效电路的插入损耗公式３（一）６，这个公式是计算共模电感的必要条件．（３一６）口＝２二ｆ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３一７）通过前一节对开关电源干扰信号的分析，己经确定了频率和所需插入损耗的　　　　关系，由式（３一６）即可求得等效共模电感。由于计算比较繁琐，这里应用ＭＡＴＬＡＢ数值计算方法来求解。表３一给出了在共模等效电路中相应的频率点、插入损耗值及相对应的等效共　　　　模电感。表３碑等效共模电感　　　　Ｔａｂｌｅ３并助ｕｉｌｅａｖｎｔＣＭ加ｄｕｃｌａｎｃｅ表３碑中计算了七个频率点，最后工。１　　　　取６．ｌｍＨ。选取最大的电感值可以保证在其它所有频点滤波器也能达到期望的衰减值。等效差模电感的计算与共模电感的计算过程大致相同，差模等效电路的插入　　　　损耗计算公式是：＋ａ１２＋ａ：：ｓ凡＋ａＲ２２凡ｓ十凡Ｒ　　　　，编二２。１９哗＝２０１９（３一８）表３一５给出了等效差模电路中相应的频率点、插入损耗值及相对应的等效差模电感。表３一等效差模电感Ｔａｂｌｅ３一ＥｑｕｉｌｅａｖｎｔＤＭ值可忽略！值可忽略１值可忽略１值可忽略｝值可忽略表３一　　　　５中计算了七个频率点，根据电感量取最大值的原则，最后ＬＤＭ取７．５林Ｈｏ根据表３　　　　一、３一５中的计算和式（３一）１、（３一）２，可以得出共模扼流圈电感为６．０６７ｍＨ，对称绕制；差模电感Ｌ。值很小，可以不用另外加入差模电感．差模电感的作用可用共模扼流圈的不平衡电感几来代替。滤波电路结构最后如图３一０所示。１ＥＭＩ电源滤波器的设计如同其他类型电路的设计一样，它也面临着因高频情　　　　况所衍生的电感、电容问题。在确定电路结构后，重新进行共模和差模等效电路的分析是非常必要的。下面将主要讨论ＥＭＩ电源滤波器的高频共模和差模等效电路。︸５－４６１０－８５图３一　　　　１给出了滤波器的高频共模等效电路。Ｌ︸０户Ｎ图３一　　　　　　０１最终电路结构ｉＦｇｕｒｅ３一１０ＦｉｎａｌｃｉｃｒｕｉｔｃｏｎｆｏｍｒａｔｉｏｎＲ　　　　　　　　Ｌ图３．１高频共模等效电路ｉＦｇｕｒｅ３一ｌＨｉｇｈ丘ｅｑｕｅｃｎｙＣＭｅｑｕｉｖａｌｔｎｅｃｉｃｒｌｕｔ高频共模等效电路所对应的Ａ参数矩阵为：口１１＝（Ｒ＋ｊ毗）／Ａ十ＢＢ　　　　　　　　Ｒ十ｊ山Ｌ　　　　Ａ　　　　　　　　　　ｌ　　　　　　ｌｚａ＝百ａ２２＝１其中，Ａ＝１一。ＺＬ几＋ｊ。吼Ｒ。＝与。。．，＿宁Ｊｗ‘。一￣－二尸、ｒｊ口‘少　　　　　　　　　　　　　　　　图３一１０对应的高频差模等效电路如图３一２１所示：（３一９）（３一１０）（３·１１）图３一　　　　　　　　２高频差模等效电路１ｉＦＵｒｇｅ３一２Ｈｉ１ｈ丘ｅｇｑｕｅｎｃｙＤＭｅｑｕｌｖａｌｔｃｌｎｅｒｃｕｉｔ高频差模等效电路所对应的Ａ参数矩阵为：ｌａｌ＝１＋乙几（几十２．）乙十凡（３一１２）ａ：：＝几＋２．１乙〔　　　　．十２２．＋乙、ａ，．＝—十户种‘‘‘‘种‘，种种种种‘；种乙　　　　乙＋几乙口月．＝１十－￣么￣￣，，二‘．＋２‘２　　　　　　　　　　“其中，乙＝＋ｊ山Ｌｐ十凡ｊ口Ｃｘ．几＝ｌ　　（３一１３）Ｒ＋了口人　　　　１一扩乓吼＋ｊ。吼Ｒ＋Ｚｊ口Ｌｐ＋２凡Ｒ（３·１４）３一１５）（乙＝乙Ｊ＝—＿１　　　　＋ｊ口吼Ｒ（３一１６）高频Ａ参数矩阵是ＥＭＩ电源滤波器仿真的重要条件之一。它能使仿真结果更趋向实际情况，从而给电源滤波器的制作提供重要的依据。３．．４２仿真结果分析　　　　本节根据前面建立的单相直流电源滤波器的共模、差模等效电路模型，滤波元件的高频分布参数模型，高频等效电路模型，编制了滤波器插入损耗分析软件。　　　　软件仿真的目的是得出ＥＭＩ电源滤波器的频率特性，验证电路参数能否使滤波器达到预期的效果。但是由于电感和电容高频分步参数的不确定性、用于制作共模扼流圈的软磁铁氧体磁导率随频率，温度、受力等诸多因素变化，仿真得出的插入损耗—频率曲线与实测曲线存在一些出入，仿真的结果主要作为设计的一个参考依据。　　　　仿真分为以下两个部分：一是滤波器在理想状态下的频率特性曲线，理想状态即在任何条件下，电感和电容的数值、频率特性都始终保持不变；一是考虑电感、电容高频分布参数时的频率特性曲线。用于仿真的滤波器电路原理图如图３一１　　　　０所示，具体电路参数如表３一６所示。在以下的对比分析中，若未特别注明，元件参数均取表３一６中参数。表３一仿真模型参数列表Ｔａｂｌｅ３一Ｐａｒａｌｌｌ改ｅｒｌａｂｌｅｏｆｓｌｍｕｌａｔｉｎｍｏｏｄｅｌ参数源阻负载阻集总器件参数分布参数模型电容等效模型电感等效模型串联电阻５Ｑ类型数值抗抗共模电感漏电感共模差模分布电容电容电感１０５分布电容ＳＰＦ线圈电阻５Ｏ５０Ｑ６０７６】ｎＨ００６ｌｍＨ３３３１０１】Ｈ　　　　图３一３所示为理想及高频状态下滤波器的共模频率特性曲线。由图中可以看１出，理想状态与高频状态共模插入损耗在６００ｋＨｚ以下吻合较好，在较高的频段，两者结果相差很大。图３一４所示为理想及高频状态下滤波器的差模频率特性曲线。１差模插入损耗的两条曲线整体吻合情况都较差，器件分布参数的影响很大、因此，滤波器件在低频下可以按照集总参数模型进行分析，在高频状态，需要考虑其分布参数。滤波器的频率特性不仅与元器件参数的选择及其自身的高频分布参数有关，　　　　也与滤波器端接阻抗的情况有关。下面将对这三个方面进行仿真分析。理想和高频状态共模插损分析（︒”）琳辐Ｋ崛一｝一：｝｝｛一一一｛一！一｛一｛一｛一－一一，瀚一一才一＿＿一＿一一｝｝１一一｝｛｛１一＿＿｛｝＿：．．．．Ｉ一一一ｒ一尸，尸，ｒ，．！卜！卜万．．｛｝｝｛．｝｝·ｌ．ｌＩ｝．二一百．一…一甲盯甲刀吞刃，一一１１１．｝，．．一二ｌ巨．一．！一巨．一．１！，．一．｝！月．一．．分「一１－．．．．．Ｉ．．．１门．口怪．．．Ｌ＿．ｌ一．．．．一．．．．．‘口一一一一一奋苦１ｌ凌）、、对二１二！．口１．口！．口！“．．．．口１月｝于．一甘一夕１一｝一一一！！一｝洲｛一｝洲二１２卜中｛二１日一十犷一误抽弓－－·一理想共模插损曲线模插牛一高频共模插损曲线一一！！＿＿＿＿一·＿＿１）下只一一一一｝一｛一｝１一｛·一一｝一｛一｛｝｝一一频率（ｚ）Ｈ图３一３理想及高频状态共模插损曲线１ｉＦｇ”ｒｅ３一１３ＣＭＩ工ｃｕｒｖｅｓｉｎｉｄｅａｌａｎｄｈｉｈ丘ｅｑｕｅｇｎｃｙ理想和高频状态差模插损分析要寨马Ｋ绝一一￣．州！卜！！卜！！１｛｝一：一一一一淤一一一｛一，洲一：｛一｝！一一一一一一｛汁炭洲｝｝｛｝一才＿＿＿＿一人才一尸井岁！ｌｌｌ！ｌ！！！！！！！！！！ｌ！ｌ！！曰｛！！门！ｌ１！！！！．ｌｌ１ｌ一事一燕ｌｌｌｌｌｌｌ！。｝｝｝！１！！！１………………一一｝｝｝一洲汤目一一，一甘口．：蔺｝１怕１勺勺１１口．巨．卜叶．１１１１１１！漠插庙］员曲线·…￣理想差１—高频差｝漠插涵１员曲线‘１１！１１．‘ｔ．口．二月．巨．．刃１…．，翻．已．二口．１．．１１．４．｛一一　　｝｝频率（ｚ）Ｈ图３一　　　　　　４理想及高频状态差模插损曲线１ｉＦｇ”ｒｅ３一１４ＤＭＩ工叨即ｅｓｉｎｉｄｅａｌａｎｄｈｉｈ云ｅｇｑｕｅｎｃｙ３ｌ匕京交通大学硕士学位论文．几组不同元器件参数的插入损耗比较图３一５是几组不同元件参数的共模插入损耗曲线，元件参数取值如表３一１７所不。表３　　　　　　　　　　一７元件参数对比表Ｔａｂｌｅ３一７ＣｏｍＰ如ｓｏｎｌａｂｌｅｏｆｅｌｍｅｅｎｔＰａｒａｍｅｔ哪共模电感（ｍＨ）漏电感（ｍＨ）共模电容差模电容原参数６．０７６６０７６ｌ００．０６１００６１０．１３３３３３４３３３１０５第二组第三组１０５０６８吓　　　　通过图３一５中的对比可见，当电路其他元件参数不变时，增大共模电容，滤１波器低频和高频共模插入损耗均有所增加，低频段较明显。因此，选择较大的共模电容是提高滤波器的共模频率特性的一种方法。但是共模电容并不是越大越好，电容容量过大，会造成其频率特性变差，同时容易产生安全问题。增大共模电感的效果则主要体现在低频段，同时造成电感的谐振频率点前移。增大共模电感同样也存在高频特性变差的问题，并且会增大滤波器的体积口几组元件参数的比较兰···一第二组参数···一第二组参数“·…第三组参数︵口息拢骥Ｋ华一１口一一１一一１口ｌＩｌＨ－ｌ！·Ｊ︒百‘．｜．！．．·．口．甘．ｆ．：．　兮ｌ﹄－　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　！｜‘．．．．．．．︐︐１．州企七什二‘．ｊ－⁝５０兮矛川川川曰川朴川川曰１曰．曰⁝二川曰Ｊ曰曰！１！曰︑１ｓ０频率（Ｈ幼１了州一川记︐．月．！！！口︒！ＩＪ：图３－５共模插入损耗的比较１ｉＦｇｕｒｅ３一１５ＣｏｍＰａｉｓｒｎｓｏｆＣＭＩＬｏ３２图３－６是几组不同参数的差模插入损耗曲线，元件参数取值如表３一１８所示。表３一　　　　　　　　　　８元件参数对比表Ｔａｂｌｅ３一ＳＣｏｎ１Ｐ州ｓｏｎｔｂｌａｅｏｆｅｌｍｅｅｔＰａｎｒａｍｅｔｒｅｓ共模电感（ｍＨ）漏电感（ｍＨ）共模电容差模电容原参数第二组第三组６．０７６６．０７６ｌ００．０６１０．０６１３３３３３３３３３１０５０６８叮１０５０．１　　　　通过图３一６中的对比可见，差模电容的取值对滤波器高频频率特性没有明显１的影响，其作用主要体现在低频段。漏电感（相当于差模电感）是影响滤波器差模频率特性的主要因素，漏电感（差模电感）越大，滤波器的差模频率特性越好。但是漏电感存在磁芯饱和问题，差模电感线圈易引起滤波器温升过高，它们的数值都不易过大。几组元件参数的比较　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　︵Ｏ）Ｐ捉瞩Ｋ华一蓦一——原参数原参数－－·一第二组参数．－·一第二组参数··…第三组参数··…第三组参数一一一于刃甲．．．．口口｛ｌ｛一二于．二二二二二！．一！１口少１１１甘！１！口１！刁１１！１，１！门１１１！．１ｌ　　！气门日．‘洲护．，才代一｛一！一少奋尹势公少目：￣如铸辫尧岁了一一一一一一一一一一频率（比）一’一｛一，一一图３一６差模插入损耗的比较１Ｆｉｇｕｒｅ３一１６Ｃ０ｍｐａｉｓｒｏｎｓｏｆＤＭＩ．Ｌ　　　　滤波器件参数的选择直接影响滤波器频率特性的好坏，但是一味的提高滤波器件的参数并不能设计出性能良好的滤波器．滤波器件的选择不仅要考虑元器件参数，还要考虑到频率特性、体积、成本等诸多问题。滤波器件的具体选择和设计将在下一章详细论述。３３．高频分布参数的比较　　　　　　　　电感和电容的高频分布参数是影响滤波器高频性能的主要因素。图３－价、图３一８以表３一中的分布参数模型为基础，通过改变元件高频分布参数取值，比较不１同的分布参数对滤波器频率特性的影响。通过对比三条共模高频特性曲线可见，当共模电感值不变时，电感的分布电　　　　容决定了电感的谐振频率，分布电容越大，谐振频率越低。同时电感的谐振频率点亦是共模插损曲线的最大点。共模电容的引线电感主要在高频段起作用，引线电感越大，滤波器高频共模插损效果越差．通过对比差模高频特性曲线同样可得：随着分布电容或引线电感的增大，差模滤波电路谐振频率点前移，差模高频特性变差。因此，若能通过改善工艺和正确组装，控制滤波器件的高频分布参数，就可以提高滤波器的高频特性并实现对需要抑制频率的最大衰减。不同高频分布参数的比较０４０２印一洲＿一｛．一＿１一＿｛！＿＿一．一｛一＿＿＿＿：一＿＿一一＿洲—原参数．－－一仰司印Ｆ··……’印二１２０ｎＨ！１｝｝一｛一｛口息Ｏ８要嘱６　Ｋ０娘　　　Ｏ４一１一一一＿一一｛一阵．．．｛｛一，一１，一，厂、一厂１愁毛百．一…卜．１一｛）一一一｝１贬＿一＿｝！．！．件：一１！一！．二二二二ｌｌｌｌｌ．ｌｌｌｌ｝｛．！！！！…Ｉ！１护ｔ．扣，盯１１１１．！！！门书阵１『卜１卜一．１阵１阵１１一卜寸弓，１１１１口１．１．１！肠｝｝｛｝｛｝日－－一１！口２Ｏ曰一：一侧喝一一一：｛一一一沂洲厂一二二二二！！１１丁万弓｝｝！一闪Ｓ一晰一－．Ｆ二片一ｉ「一ｅｓ卜嘱二．．于，“．、‘阵；‘勺诸ｌｌ写’．ｒｌ一ｌ一．．．．．ｌ一一一一下弓一书０１一一一干－一：一一｛一｝口！．一．！．一．！．一．！户一门刁１一一一一－１一一了一１一１一１！！！！！１．！！…门１口二月１ｌ｛一｛，了１矿１ｓＱ频率（ｚ）Ｈ１’ｏ图３一７不同高频分布参数下的共模插损曲线１ｉＦｇｕｒｅ３一１７ＣＭＩ无ｃｕｒｅｓｉｖｎｄｉｅｒｆｅｎｔｈｉｈｇｉｄｓ侧ｂｕｔｉｏｎＰａａｍｅｔｒｅｒｓ３４不同高频分布参数的比较ｉ６０！！１…睁盯门勺１．１ｌｊｌｌ．１．．！日甘ｔ门！曰二！．．．．．．一一一一一一１阵１甘．．甘１．（．．一．一．一．，１二…１１１１１二！！１二阵．！！卜曰１卜睁口１二１４０１二月１二曰．一一一｛｛一１２Ｏ︵︒）Ｐ堆辐Ｋ华Ｓ　　　　朗　　Ｏ６一一：一：一：一：一一一一一一“｛一一｝一一１一一｛｝，一＿＿｝片一：！士＿＿＿｝一一一｛一！＿一＿１一一＿一｛一｝一一一！一’巨．．．．．！卜ｌ！（！ｌ卜二一二．勺１．１．１１１一｛！兹一，一原参数．－…Ｃ卜３印Ｆ“．．．Ｌ…Ｐ二１２ＱＩＨ！！！口叶！．．ｌｌ巨一（．！！！．．．．ｌ．一一巨于于．一．一一．一一．一ｌｌ１ｌ一｝．荟一一．口一一一万．．ｔ一．．一．畜！！！．１：．，１，吕，ｊ！．：．！１１：！！１！翻１１白·一一｛一一汗声盯一｛衬汗一一才一｛｛一｛「乡一｛一，扮，……口……．．．．．．．．．．．…１．．１！舌．勺！１一一一，－一了　　　　　　　　一１二　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１！１．．．一一Ｏ４万｝一｛１ｏ’１ｓ０一：一｝书一一一，一！！！１１…燮巍一｛一｛．月．二二吞二月１一撰本１ｓｏ侣１’ｏ１了频率（ｚ）Ｈ图３一８不同高频分布参数下的差模插损曲线１ｉＦｇｕｒｅ３一１８ＤＭＩ．Ｌｃｕｒｖｅｓｉｎｄｉｆ改脚ｌｔｈｉｈ云闪”。Ｉｇｙｄｉｃｓ硬ｉｒｂｕｔｉｎＰａｒｏａｍｅｔ曰ｒｓ　　　　．０．ＩＱ／ｌ０。及ｌｏＱ／０．１。极限阻抗仿真比较上述仿真都是在源和负载阻抗均为５　　　　０Ｑ匹配的条件下进行的。在实际使用滤波器的情况下，源阻抗和负载阻抗不可能是恒定的５０Ｑ，所以实际获得的滤波器插入损耗特性与用５００／５００系统仿真和测量获得的插入损耗特性会有所不同。因此，ＩＳＰＲ出版物４Ｃ．．２．２２部分提出了一种近似的方法，即０．ＩＱｌ０ｌＯ。及１０。／０．１。系统测试方法．０１。八００。及１００Ｑ／０．ＩＱ这两种情况也可近似代表源阻抗和负载阻抗值相差很大的电气电子设备。图３－１９和３一２０分别给出了表３一６中滤波器在０ＱＩ．ｌｌ００。及１０。。／０．１。两种情况下的共模和差模插入损耗曲线。为了对比也给出了５０。／５。。系统的共模和差模插入损耗曲线。显然，。，　　　　ＩＱ／０１００或１００／０．１０系统的共模和差模插入损耗减小了，性能也普遍下降了。３５不同的源、负载阻抗系统仿真比较１５０一一．－二‘０．ｌｑｌｏｏＱ－－·一０．ｌｑｌｏｏｏ，ｏｏ……“二‘，ｏｏｑＯＩＯ…．口口口『ｔ…．盈挥辗Ｋ华５０．．．．．一‘，ｏｑｏ．１０口…．口．．１．口口．！二、ｔ专１…补＿＿一岁５０ｑ５０９５０ｑ５０Ｑ．．贫『！！１二二毛．口口１！１！！！．！　　４侣毛气　　１‘Ｊｊ　　．…口　　…．　　．甘．　　．！．　　卜月．　　１‘１协　　‘！．１　　１门．１　　１１．月　　１１１、！４．ｆ１１、！１睁１１一一一ｌ１１一一一拼以小十洲户尸洲Ｑ‘‘Ｊ冲笋，ｓｏ、决卜、．－．１ｉ．，卜林上．一二『．．盈！．．１二．……口一１了１矿ｌｏｅ频率（ｚ）Ｈ图３一９不同系统共模仿真曲线１Ｆｉｊｒｉｇｅ３一１９ＣＭｓｂｎｕｌｔａｉｎｃｏｕｒｅｓｏｆｄｉｖ月笼ｒｅｎｔｓｓｔｙｅｍｓ不同的源、负载阻抗系统仿真比较　　　　　　．！．　　　　　　口于］，…ｔ二二勺二川．．⁝－Ｏｑ５Ｓ０Ｑ曰川一０ｑ５５０ｏ卜卜ｎ··一￣ａｌｑｌｏｏｏ曰··一，ａｌｑｌｏｏＱ曰１·…”…．，ｏｏＱＯ．ＩＯ１曰｜｜Ｉ－１：｜｜｜一︐．．．．．．｜了１１Ｊ－．．１⁝．⁝．……．ｌｏｏＱＯ．１０冀紧Ｋ０５　华　　　　０　１１口二二曰川曰口一叮；十＿１＿七Ｌ仁．要熟基’‘丫月一洲！‘Ｊ－－－：盯铸州·…｝·二　　１芍１口曰１州川曰川川＿月＿行Ｊ￣＿！＿１＿１口＿．Ｊ二－－－一１口１．１１１︒川曰︒一︒分介一一了一！一︒－ＪＩ︒犷．．⁝１１龙下·⁝也⁝﹃曰们曰牙犷公：曰１找１曰︷１曰１曰洒！｜｜口．Ｊ：｜！１．　　…．　　　　．１　　！！！．１１阵１．口１月１１．阵Ｊｌ１月１．１二．１４二ｌ　　．　　ｊ．ｌ…二１…１二阵月川川曰曰曰曰１１０ｓ１ｅ０频率（日２）１了图３　　　　　　　　一０不同系统差模仿真曲线ｉＦｇｕｒｅ３一２０ＤＭｓｉｍｕｌｉｏｎｃｕｔａｅｓｏｆｄｖｒｉｅｒｆｅｎｔｓ”ｔｅｍｓ３６稳压二极管ＤＩ用于保护Ｍｏｓ管，以防ＭＯｓ管被高压打坏．滤波电路结构及元件参数均与前面设计的滤波器相同。图３一６带限压功能的ＥＭ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ滤波器Ｆｉ　　　　　　　　　　　　ｎｒｇｅ３２６ＥＭｌｆｉｌｒ初ｔｅｔｈｆｏｎｃｔｉｏｎｏｆｖｏｌａｔｅｌｇｉｍｉｔｅｄ电子设备中由开关动作引起的浪涌电压波形的一般特征见下表１１１５：表３一　　　　　　　　０开关动作电压波形特征１Ｔａｂｌｅ３一１０Ｗａｖｅｆｏｎｎｃｈ的ｃｔｓｏｆｓｒｅｗｉｔｃｂｍｏｔｉｏｎｖｏｌａｇｔｅ　　　　根据经验，电子设备开关动作所引起的浪涌电压９０％不高于额定工作电压的２倍，９９％不高于额定工作电压的３倍。此开关电源的额定工作电压为ＩＯＯＶ，结合上述几种情况，对图３一６中的电路进行以下两种浪涌电压的仿真，浪涌电压参２数见表３一１所示。表３一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１浪涌电压仿真参数Ｔａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｂｌｅ３一ｌｓｉｍｕ】ｉｏｔａｎｐａｒａｌｎｅｔ．ｏｆｓｕｒｇｅｖｏｌａｔｅｇ峰值电压１上升时间１延续时间仿真情况１仿真情况２２００Ｖ３００Ｖ　　　　观察图３一７、３一２８的仿真结果可知，在两种不同峰值电压的作用下，限压电２路均能够很好的发挥抑制开关浪涌电压的作用，电路输出端口的电压均在开关电源允许的工作电压范围内。浪涌峰值电压的大小影响电路的开通时间，这主要是由充电电容充电的快慢所致。匕京交通大学硕十学位论文干）一入｝｛！｛｛｝／／／＿Ｌｌｌ图３一２７峰值电压２００ＶｉＦｇｕｒ七３一７Ｐｅ２ａｋｖｏｌａｇｔｅ２０］Ｖ（３．０阳／＼种﹃．０１｛／／－０．５／／呵｛＿碗‘‘沪｛！一／／一人￣一，．嚼００ｕ．２５刀０二犷不１容５．月ｏｕ．７５刀ｏｕ，１０．ｔｏｕ．，２５刀ｕ．１５０刀二图３一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２８峰值电压３００ＶｉＦ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｕｒｇｅ３一２８Ｐｅｋｖａｏｌａｔｇｅ３００Ｖ上述限压电路结构简单，使用方便且效果良好，但是由于其电容充电时ｆ　　　　ｌ的ｅ限制，在任何上电情况下都存在导通延迟且导通时间随上电电压的大小而变化，因此使用范围存在一定的局限性。此电路主要应用于对开通时间要求不是很严格的电子设备。３．７本章小结　　　　本章通过一个直流ＥＭＩ电源滤波器的设计实例，阐述了滤波器的整个设计流程。设计过程主要包括：首先明确ＥＭＣ规范要求，选择滤波电路结构并使用网络理论进行分析，同时在分析千扰信号的基础上给出滤波器的共模和差模插入损耗设计指标。本章使用Ｍ叭ＴＬＡＢ软件建立滤波器仿真模型，通过编程计算出部分滤波元件的参数并分别对滤波器的理想及高频电路模型进行仿真分析，讨论元件参数、高频分布参数及源、负载阻抗对滤波器频率特性的影响。最后通过实验验证滤波器设计方法和仿真模型的正确性。本章中使用的滤波器设计方法同样适用于多级滤波器、交流单相滤波器及交流三相滤波器。本章最后，在ＥＭＩ电源滤波器成功设计的基础上，对其进行了限压功能的辅助电路设计，主要针对的对象是设备开关动作所引起的浪涌电压。４滤波器件的设计和选择电力电子转换电路产生的传导型ＥＭＩ问题，绝大部分都可以通过ＥＭＩ滤波器　　　　加以解决，工程技术层次上最大的挑战在于设计出最经济的滤波器。因此，在确定了滤波器电路结构与元件值的大小后，设计和选择合适的滤波器件是相当重要的。另外，在滤波器的设计过程中，若能将元件的成本列为考量条件，将使得设计结果更臻完善。４。１软磁铁氧体　　　　软磁铁氧体材料１］９７ｌ［］是发展最早、应用最广的一类铁氧体材料，这类材料具有窄而长的磁滞回线，初始磁导率产１高，矫顽力Ｈｃ小，既容易获得也容易失去磁性．软磁铁氧体的特点是饱和磁感应强度很低，但导磁率比较高，而且电阻率很高，非常有利于降低涡流损耗。因此，软磁铁氧体能够在很高的频率下使用。本节将讨论软磁铁氧体的有关理论及其在ＥＭＩ电源滤波器中的实际应用问题。４．１．１初始磁导率　　　　磁导率召、饱和磁通密度Ｂｓ是衡量铁氧体磁性材料最重要的磁性参数．磁导率产越高，意味着绕制同样的匝数其电感量越高，而饱和磁通密度Ｂｓ则反映了铁氧体的饱和强度。当铁氧体受到一个外磁场作用，流经铁氧体磁环线圈上的电流增大时，磁场Ｈ增大，磁通密度Ｂ随之增大，当磁场增加到一定值时，磁通密度Ｂ达到Ｂｓ，铁氧体饱和。随着饱和的接近，铁氧体的初始磁导率迅速下降并接近于空气的导磁率（相对磁导率为１）．软磁铁氧体材料的磁滞回线如图４一１所示图４一１软磁铁氧体材料的磁滞回线ｉＦｇ”ｒｅ今ＩＨｙｓｔ￣ｉｓｃｙｃｌｅｏｆｓｏ几ｍ日ｇｌｔｅｉｓ刀１介币ｔｅ在实际选择铁氧体材料时，考虑最多的参数是初始磁导率召：。初始磁导率是材料在弱磁场磁化过程中的一个宏观特性表示量，其定义为：竺＝上ｌｉｍ两Ｈ初八月４一１（）　　　　由于应用场合的不同，实际使用的磁导率可能不是初始磁导率声：，而是有效磁导率价、最大磁导率产ｍ或振幅磁导率产：等参数。但在一般情况下，沁高的材料，其价、产ｍ、产。也较高，故通常把片作为磁性材料的基本参数。　　　　初始磁导率产，不仅与磁场、频率有关，也与使用的温度有关。居里（Ｃｕｒｉ）ｅ温度是衡量铁氧体磁性材料温度特性的指标，是铁氧体保持其磁特性的临界温度。当温度超过铁氧体材料的居里温度时，初始磁导率产息剧下降，磁性材料转变为非磁性材料。当温度降至居里温度以下后，铁氧体材料的磁特性又会恢复。铁氧体材料的居里温度一般约为１５０￣４００摄氏度，其值因具体材料而异．铁氧体材料的初始磁导黝。越高，其居里温度越低．软磁铁氧体初始磁导率的温度特性如图４一２门！），｝门门门门！丫叮门ｌｔ门（｝｛咭Ｔ厂＿１｛厂｝ｌ｝｛１１，｛闯厂！‘１｛｝１奢畏１「｛１１ｌ｛１！州「｝Ｊ厂！；，１。移目龟肠１．协团目常门口卜日１一１ｌ吞！）厂广厂｝，｛！日石一了一一ｌｌ｝１。，们门ｓｅ一｛厂｝１会｛｝）卜｝门ｌ｛　　　　　　户＝井喂ｌ少）ｌ，尸．！｛＿一理尸‘日日口门ｌ口双‘　　　　　　　　　　　　　　　　　　口图４一初始磁导率的温度特性　　　　　　　　　　　　Ｆｉｕｒｇｅ４．２ＴｅＩｎｐｅｒａｔｌｌｅｃｒｈａｒａｃｔｒｏｆｉｅｎｉＩｉｌｍａａｎｅｇｉｔｃＰｅｎ１１ｉｉｔｉｖｙｔ外加的电、磁、光、热和机械的冲击，都会对材料的初始磁导率产生一定的影响。材料的初始磁导率还会随着时间增长而不断下降，若这种变化是由材料的结构变化而引起的不可逆变化，则称为磁老化。４．１．２复数磁导率、损耗、磁谱及截止频率本节将对软磁铁氧体的其它基本特性进行简单的介绍。．复数磁导率在交变磁场的作用下，铁氧体材料会被反复磁化。设交变磁场为：　　　　Ｈ＝凡ｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｊ四（４一２）　　　　由于软磁铁氧体的磁滞现象，在交变磁场中的磁感应强度Ｂ总落后外磁场Ｈ一个相角占，因此：Ｂ＝凡ｅ（，醒一习根据磁导率的定义有：Ｂ　　　　　　４１曰巧戈产产＝瓦万“十凡凡洲‘一”＿自二－ｓｉｎ占ｏｓ占一ｊｃ巧凡巧凡４月咔︑‘．．ｔ‘‘玉‘ｃｏｓ占．　　一产一　　巧氏　．ｉｎ占－」匕ｓ产－八凡　４﹄︑︸则铁氧体材料的磁导率可以表示为复数：声＝厂一加‘４一（）６由此可知：交变磁场中的软磁铁氧体的磁导率不再是实数而是复数。其实数　　　　部分杯正比于能量的存储，它表征磁化时的可逆过程，构成磁性材料的电感；虚数部分产”正比于磁能的损耗，它表征磁化时的非可逆过程，构成磁性材料的阻抗。Ｂ落后于Ｈ的相位差占称为损耗角。．损耗在实际应用中，常采用厂与户’的比值来表征铁氧体材料的损耗特性．凡／氏）ｓｎｉ占兰＝（＝ｔｎ占ａ产’（凡／凡）ｃｏｓ占（４一７）ｔａｎ占称为损耗角正切，一般希望它越小越好。实践中还常采用比损耗系数（又称比损耗正切、损耗因数）ｔａｎ占加１来表示软磁铁氧体材料的性能。在弱磁场下有：＝ｅｆ＋ａ凡＋Ｃ４一（８）　　　　上式称为列格公式，其中ｆ为工作频率，Ｂ。为磁芯在工作时的最大磁感应强度．式（４一）８中，第一项为比涡流损耗，ｅ为涡流损耗系数；第二项为比磁滞损耗，ａ为磁滞损耗系数：第三项为比剩余损耗。软磁铁氧体材料的损耗主要由上述三种损耗组成即涡流损耗、磁滞损耗和剩余损耗。涡流损耗是由交变磁场电磁感应所引起的涡流的焦耳热效应造成的能量损　　　　耗。降低涡流损耗的关键是减小磁芯的厚度（或半径）和提高材料的电阻率ｐ。常用软磁铁氧体材料的电阻率Ｐ（１￣００ｌ，。。．ｍ）比金属软磁切‘１０一。．ｍ）高得多，所以对一些尺寸不大的铁氧体磁芯其涡流损耗可以忽略。另外，铁氧体的涡流损耗也与温度有关，其涡流损耗随温度升高而增大。磁滞损耗是指软磁铁氧体材料在交变场中存在不可逆磁化而形成磁滞回线所　　　　引起的被材料吸收掉的功率。单位体积材料每磁化一周的磁滞损耗就等于磁滞回线的面积所对应的能量。软磁铁氧体材料的磁滞回线的面积远小于其它磁性材料的磁滞回线面积，磁滞损耗相应也比较小。剩余损耗是软磁铁氧体材料除涡流损耗和磁滞损耗以外的一切损耗。剩余损　　　　耗的大小一方面决定于铁氧体材料的物理特性，另一方面还和环境温度与频率有密切关系。．磁谱磁谱是指软磁铁氧体材料在弱交变磁场中的复数磁导率产‘　　　　、产’随频率而变化的曲线，如图４一所示。尹拜﹄　　皿口产、冲’；｝　　．１泞叭／、、｝协、　　　　　　洲　　州＿》、、＿，亡、１，一Ｊ‘朴十－１卜十一－－－－－－－－－－一二ｌ　　　　Ｉ怪　　　　．Ｉ　　‘　　￣‘－－￣￣门．卜１２４图４一　　　　　　　　　　　　３软磁铁氧体的磁谱１ｏｇｆＲｇｕｒｅ４一３Ｍａ幼ｅｔｉ‘ｏｆｓｏｔｆｎｔａ，ｅ６ｃｆｅ州ｔｅ根据铁氧体在不同电磁波段内具有不同的特点，可把磁谱分为四段：　　　　　　　　）ｌ（低频磁谱价１护Ｈ）：产植较高，几乎不随频率变化；产”Ｚ值较低，变化很小。２（　　　　）中频磁谱侨１０气１０６Ｈｚ）：一般与低频相似，但在一些情况下可能出现产的少量下降和召’的峰值。）高频磁谱伍１３（。气１００１Ｈｚ）：产息剧下降，产”迅速增加，甚至可能出现产为负值。４）极高频磁谱沪１（０ＯＩＨｚ）：一般在微波—红外频段．截止频率在高频磁场下，软磁铁氧体材料的产值下降为起始值一半且厂值达到峰值时　　　　的频率称为软磁铁氧体的截止频率关。每种铁氧体材料的０砚司乘积是相等的，即不同成分的铁氧体材料都满足：产涛二常数　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４（一）９上式称为斯诺克（　　　　ｓｏｋｅｎ）公式。这个公式给出了获得高频高磁导率软磁铁氧体材料的理论极限。一般认为，截止频率是铁氧体材料的应用频率极限，这样才能保证软磁铁氧体材料有高的产植和低的厂值．当铁氧体材料工作在截止频率以上时损耗会急剧增加，铁氧体抑制元件就是利用这个特点工作的。４．１．３铁氧体磁芯的选择铁氧体磁芯磁导率的选择对共模电感性能的影响很大。磁芯应选择初始磁导　　　　率大的材料，这样较少的绕制匝数就可获得较大的电感量。但初始磁导率越大的磁材往往频率特性较差，铁氧体磁导率越高，滤波器的低频效果越好，高频效果却越差。在选择铁氧体材料时，要综合考虑高、低频抑制的需求，选择合适的磁导率。铁氧体初始磁导率的选择要折衷，一般选择锰锌、镍锌铁氧体，其中镍锌铁氧体的高频特性略好于锰锌铁氧体。但是镍锌铁氧体材料的电感量不高，同样体积的锰锌和镍锌铁氧体材料，使用相同的线绕制，在ＺｏｏｋＨｚ时，镍锌的电感量只有锰锌的１８／左右。使用镍锌材料时，低频的抑制作用会有所衰减。　　　　目前环型锰锌铁氧体磁芯的产河达１ｏ００￣巧。００，是ＥＭＩ电源滤波器选用的主流磁芯．使用时可粗略的分为以下几个等级：Ｚｋ、４ｋ、６ｋ、ｓｋ、１ｋ、１０２ｋ、１ｋ。６在实际挑选磁芯时，用于交流滤波器的铁氧体磁芯，磁导率可以选择ｓｋ左右的，通用性比较好，同时兼顾了低频和高频的要求。而直流滤波器一般需要抑制的频率都比较低，磁芯的磁导率要高于交流滤波器，磁导率选择１０ｋ左右比较合适。本示例中选择的磁导率为ｇｋ左右。环型锰锌铁氧体磁芯一般使用的是径向厚度很小、截面均匀的磁环，可以认　　　　为其环内的磁场分布是基本均匀的，因此可以根据磁环的实际尺寸来确定磁路的长度Ｌ和截面积Ａ。对于如图４一所示的环型磁芯，其有效磁路长度几和有效截面积Ａ。分别为：几＝以Ｄ一刃ｎＩ（列刃４（一１０）４（一１１）凡＝（　　　　　　　　　　　　Ｄ一ｄ）＊ｈ／２式中，Ｄ为环型铁氧体磁芯的外径，ｄ为内径，ｈ是磁芯厚度。图４摊环型铁氧体磁芯　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｉＦ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｕｒｇｅ４礴Ｒｉｎｇ一ｈｓＰｅａｄｆｅ汀ｉｔｅｍａｇｎｅｉｃｃｔｏｅｒ　　　　有效磁路长度几和有效截面积Ａ。是进行电感量估算的重要参数．在实践中通常把Ｌ州。称为磁芯的尺寸常数，用ＣＩ表示：２汀　　　　ｈｌｎ（Ｄ／（／ｄ、Ｄｄ（４一１２）ｌ的单位为ｍ一ｃ　　　　，，它反映了磁芯形状对磁芯线圈电感量的影响１５２〕。在相同的磁芯体积下，Ｑ小的磁芯可获得更大的电感量。若将磁芯高度ｈ增加一倍，则磁芯体积加倍的同时，电感量也增加一倍。而通过磁芯内径ｄ或外径Ｄ的变化使磁芯体积加倍时，电感量只增加大约４０％。因此，若设计的ＥＭＩ电源滤波器高度允许，使用厚度较大的磁芯或采用两只磁环叠绕的形式是增大电感量的较好方法。４．１．４软磁铁氧体与超微晶磁芯的配合使用软磁铁氧体磁芯适用于几千赫兹到几百兆赫兹的频率范围。当干扰噪声频率　　　　和有用信号频率靠的比较近或ＥＭＩ电源滤波器要求滤除干扰信号的频率范围很宽时，仅使用铁氧体磁芯的单级滤波器就起不到作用，此时需要选用铁氧体与超微晶磁芯配合使用的多级滤波器．超微晶主要用于低频抑制，在低频时衰减比较大，低频的范围大概在３　　　　０￣０５Ｈｚ周围，其磁导率产约为锰锌铁氧体的４倍。超微晶磁芯绕制的共模电感值随ｋ频率变化非常大，主要表现在Ｉｋ到１０Ｏｋ之间。铁氧体在高频下衰减比较稳定，衰减值比较大。因此，为了获得宽的抑制频率范围，将两种磁芯结合使用用于共模滤波。多级滤波器是多个单级滤波器的组合，双环多级滤波器如图４一　　　　５所示。有时受体积等客观因素的影响，单级滤波器元件的体积较大，也会采用多级滤波器，这样每一级的电感电容的体积相对较小一些．图４一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５双环ＥＭＩ电源滤波器ｉＦ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｕ比４巧Ｔｗ小山ｇＥＭＩｓｇｃｅｕｏｒｆｌｉｒｅｔ　　　　多级滤波器的电路分析与单级滤波器大致相同，此处不再赘述．差模电容并联的泄放电阻是为了在不工作时迅速泄放储存在差模电容中的电荷，以免电击操作人员，一般使用的泄放电阻是３．３Ｍ。的金属膜电阻。．４２滤波器分立元件的设计　　　　选择了正确的滤波电路参数值并不意味着就一定能设计出性能优良的ＥＭＩ电源滤波器，对实际元器件的考量和选择也是相当重要的。．４２．１共模扼流圈　　　　共模扼流圈是前文中一直讨论的共模电感，是抑制共模干扰信号的主要工具。共模扼流圈是在铁氧体磁环（闭磁路）的上下两个半环上，分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。理想的共模扼流圈仅削弱共模电流，对需要的差模信号或功率并没有影响。但在实际绕制中，上下两个线圈不可能完全相同，因此共模扼流圈总会存在一些漏电感，所以会对差模信号造成一些衰减。也正是由于这个原因，共模扼流圈可以同时提供共模和差模滤波．但是由于漏电感会使扼流圈饱和，对差模起作用的漏电感不能过大。如果差模衰减不足，就要和差模滤波器配合使用。图４一６是共模扼流圈的绕制方法及电路图。北京交通大学硕十学位论较高，主要用于军品。在滤波器的设计中，低通滤波器通常采用对称结构，以保证线路平衡。差模　　　　电感在设计时同样要满足线路平衡的原则，差模电感非平衡放置和平衡放置的示意图如图４一８所示。（　　　　　　）非平衡放置ａ（）Ｕｌａｌｂａｌｎｃａｅｌ－ａｙａｓｉｄｅ（ｂ）平衡放置）Ｂａｌｂ（ｃｅｌｎａａ梦ａｓｉｄｅ图４一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８差模电感的平衡设计ｉＦＵｒｇｅ４一ＳＢａｌａｎｃｅｄｅｓｉｎｏｆＤＭｉｇｎｕＣｄｔａｎｃｅ　　　　差模电感的两种不同放置方法，在差模滤波时其效果基本相同，但在共模滤波过程中，采用平衡放置的方法则有利于抑制共模干扰信号，同时也可避免由于电路的不平衡而引入新的干扰信号。因此，不但在滤波电路结构设计时差模电感要平衡放置，绕制电感时也应尽量保证每根导线上有相同电感量的差模电感。差模电感只放置在相线一边的情况，一般是在中线直接接在器件外壳上即直接接地时才采用，这是因为那时放置在中线上的差模电感是不起滤波作用的。．４．２３共模电容和差模电容　　　　在选定共模电容参数的基础上，需要注意共模电容的等效串联电感对插入损耗的影响：当电容器呈现感性时，其高频滤波性能变差即旁路效果变差。在ＥＭＩ电源滤波器设计中，使用的共模电容要求谐振频率要尽量的高，换句话说，就是在电容容量一定的情况下，其等效串联电感的值要尽量的小。等效串联电感的大小与电容器的种类和电容的引线长度有关。要使共模电容达到更好的高频旁路效果，就必须使电容器的引线长度尽量短。在实际工作中，这点主要是体现在电容的安装方法上。共模电容不仅制约着滤波器的共模滤波性能，而且对于人身安全也至关重要。　　　　任何典型滤波器电路的共模电容都有一端接金属机壳，从分压角度看，滤波器金属外壳都带有１２额定工作电压。而流经共模接地电容的泄漏电流主要由电源电压／和电源频率及电容器容值所决定，漏电流可近似由下式估算：．１＝Ｕ＊２叮＊ｑ＊１护１１】Ａ４（一１４）式中，Ｕ为电源电压，ｆ为电源频率，ｑ为共模电容容值．　　　　基于泄漏电流对于人身安全的重要性，各主要工业国家对接地漏电流都做了严格规定。漏电流的安全规范如表４一１所示．表４一　　　　　　１漏电流安全规范Ｔａｂｌｅ今ＩＳａｆｅｔｙｓｌａｌｌｓｒｄｄｌｅａｋａｇｅｃｕｒｒｅｎｔ漏电流１ｌｌＡ国家标准设备及部件便携式固定式可接触不可接触ｓｍＡ，１２０Ｖ，６０ＨＺ０５刁．ｓｌｎＡ，１２０Ｖ，６０Ｈｚ５１ｌｌＡ，１２０Ｖ，６０Ｈｚ３．５１ｌｌＡ，２５０Ｖ，ＳＯＨｚ０．７５０．７５０．５美国ＵＬ４７８ＵＬ１２８３加拿大德国国际Ｃ２２．２Ｎ０．１ＶＤＥ０８０４ＣＥＥ１０（家用传动设备）ＣＥＥｌｌ（家用加热设备）ＣＥＥ１２（便携式加工工具）３．　　５５１几幻ＫＷ０２５５．００．　　５３．５　　　　需要注意的是，对于三相滤波器来说，其漏电流是各相漏电流之和。而且在同一设备中使用的滤波器越多，产生的漏电流也越大。根据式（４一１），在针对某一设备设计滤波器时，若限定了设备的最大漏电流，４就可初步给定最大允许共模电容值，即ｑ．＝－二兰－＊１护Ｕ＊２万ｆ许电容值。吓４一１５）（本文中使用的共模电容通过了式（　　　　４一巧）的检验，选择的共模电容值小于最大允　　　　差模电容是并联在线与线之间的电容，用于滤除差模噪声。原理上差模电容值越大，滤波效果越好，滤波效果主要体现在低频上。但是由于差模电容值的增大，电容的成本和体积也会随之增大，实际选择时，不能一味追求大电容量，要综合考虑性能、成本和体积，选择性价比比较高的差模电容器．差模电容两端除加有电源的额定电压外，还会叠加上相线和中线之间存在的　　　　各种干扰源的峰值电压，若差模电容器的安全性能（即耐压性能）欠佳，在上述的峰值电压出现时，可能被击穿，导致电容器失效。电容器失效后，不会导致电击现象，也不会危及人身安全，但会使滤波器滤波功能丧失或性能下降。制作ＥＭＩ电源滤波器时，若是采用分立元件方式，直流滤波器共模电容和差　　　　模电容均选用金属化聚酷膜直流电容器，而交流滤波器的共模电容选用跨接抑制突破电容器，差模电容选用交流陶瓷电容器。若滤波器采用线路板制作方式，则共模电容和差模电容均选用瓷介贴片电容。选择分立元件电容时，在要求的电容量相同的情况下，优先选择体积大的，这样电容的稳定性会比较好。选用贴片电容时，要注意加在电容上的电压变化幅度不能太大，否则会影响电容器的性能。由于电容的频率特性也与电容的取值有关，电容取值越小，频率特性越好。　　　　因此，对于共模电容和差模电容，一般都是通过较小的电容并联来满足容量的要求，这样滤波器的高频特性好。另外，电容器的电容量会随着工作温度和工作电压变化，选用滤波电容器时要在电容量上留出一定的余量，否则滤波器会达不到预期的效果。４．３本章小节本章通过论述软磁铁氧体材料的基本特性，列举了常用的铁氧体材料类型，　　　　并讨论了选用铁氧体磁芯的原则以及它与超微晶磁芯的配合使用。同时以上一章面向开关电源的ＥＭＩ滤波器设计实例为基础，对各种滤波器件的性能、选择和制作等方面进行了详细的讨论。ＳＥＭＩ电源滤波器的工程设计问题电源滤波器，仅是理论设计合格、　　　　在实际应用中，若要获得性能良好的ＥＭＩ器件选择正确还远远不够。滤波器在器件布置、封装制作、体积成本和安装使用等方面，都必须兼顾屏蔽和接地等问题。５．ＩＥＭＩ电源滤波器整体封装技术　　　　滤波器封装对实现ＥＭＩ电源滤波器的整体性能非常重要，尤其是器件的布置和引线控制等方面，主要应注意以下几点：　　　　（）性能优良的ＥＭＩ电源滤波器，其物理布局应该是细长形的．１）为了防止电磁干扰的串扰，滤波器件与输入、输出端之间必须实行高隔离。２（　　　　当滤波器采用多级级联时，各节之间也要采取高隔离，同时应接入泄放电阻，保证差模电容器完全放电。）器件的各个管脚要离外壳一段距离，各种联接点也要距离一段距离，太近３（　　　　时需要使用绝缘纸隔开，同时要注意器件管脚距离和绝缘，防止耐压试验不过。４（　　　　）滤波器中电容器的引线应尽可能的短，电容器相对于其他电容器和元件成直角安装，避免相互产生干扰。另外，滤波器的引脚或引线也要尽可能的短。　　　　５（）大电流ＥＭＩ电源滤波器的损耗很大，能量大部分损耗在共模扼流圈上。因此，必须十分注意它们的有效冷却，并尽量使它们远离滤波电容器。６（　　　　）电源滤波器必须使用金属良导体作为封装外壳，否则达不到预期的插损性能。一般常用冷轧钢，并在其表面镀锌或镀铬以提高其导电性，这样可以起到很好的屏蔽作用。同时，良导体制成的封装外壳还为滤波器件的良好接地提供了可能。　　　　特别需要注意的是，共模电容在滤波器中的安装位置不同，所起的作用也不同。当共模电容接在输出端时，作用是为了抑制设备的对外干扰：而当共模电容接在输入端时，作用是为了抑制外界对设备自身的干扰。共模电容的位置放置的不正确，滤波器可能不能起到应有的抑制作用。滤波电容正确的安装方法如图５一１所示。　　　　此外，滤波器及滤波器件还必须有一定的耐压能力，以保证滤波器在所有的预期工作条件下都能可靠的工作．本文中设计的ＥＭＩ电源滤波器使用ＨＹ２６７２Ｄ耐电压测试仪进行耐压测试。测试的标准如表５－１所示，同时表中还给出了交流滤波器的耐压测试标准。电源线电源线地线地线ａ（　　　　　　）错误安装方法（）Ｅｒａｒｏｒｍｅｈｔｏｄｏｆｉｎｓａｔｌｌｉｏｔａｎ伪）正确安装方法ｂ（）Ｃｏｅｃｒｔｍｅｈｔｏｄｏｆｉｎｓａｔｌｌａｔｉｏｎ图５　　　　　　　　　　　　　　　　　　－１电容安装方法ｉＦ　　　　　　　　　　ｇｕｒｅｓ一ＩＣａＰａｃｉａｔｎｃｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｓａｔｌｌａｔｉｏｎ表５一ＩＥＭＩ电源滤波器耐压测试标准Ｔａｂｌｅｓ一ＩＷｉｈｔｓｔｎｄｖａｏｌａｔｅｔｇｓｔｅｉｎｇｎｏｍｉｎａｔｉ铭ｏｆＥＭｌｓｏｕｒｃｅｆｉｌｔｒｅ耐压测试类型直流共模、差模电容滤波耐压测试标准（３秒钟）电容额定电压的１．５倍瓷介贴片电容交流共模电容交流差模电容直流交流线一地线一线电容额定电压的２倍１７００ＶＤＣ１８００ＶＤＣ１０００ＶＤＣ２５００ＶＡＣ５００ＶＤＣ４００ＶＤＣ电容共模电感直流滤波器交流滤波器线一地线一线１８００、！ＡＣ１７００ＶＤＣ线路板滤波器：线一地、线一线１５一２．５倍额定工作电压　　　　在大多数应用场合下，工作环境对滤波器的体积大小都有一定的限制。影响滤波器外形尺寸的主要因素有两个方面：ｌ（　　　　）额定电流：滤波器的额定电流决定了绕制电感线圈的漆包线线径。额定电流越大，漆包线线径也越大，同时为了防止磁芯饱和，往往也要选择体积较大的磁芯。　　　　２（）当滤波器需要滤除的干扰信号频率较低时，共模电感和差模电感的电感量都需要很大，导致电感元件的体积增加。例如：开关电源的工作频率越低，则需要滤波器中电感量越大。表５一２给出了滤波器中共模电感与ＥＭＣ标准和开关频率的关系。表５一共模电感与ＥＭＣ标准和开关频率的关系　　　　　　　　Ｔａｌｅｓ一ＲｂｅｌｉｏｔａｎｓｏｆＣＭｉｎｕｃｌｄａｎｃｅ，ＥＭＣｓｎｄａｔｓｒｄａｎｄｓｗｉｔｃｂ云ｅｑｕｅｎｃｙ电磁兼容标准ＦＣＣ共模电感的电感量（ｍＨ）欧洲ＣＥ认证１开关频率月加ｋＨｚ５．２滤波器安装形式的选择　　　　ＥＭＩ电源滤波器与开关电源配合使用时，有直接外接电源线上和与开关电源同时设计在同一块电路板上两种方式．外部滤波器通常使用分立元件制作，而与开关电源同时设计的滤波器则通常单独制成一块ＰＣＢ板，称为ＥＭＩ滤波板。开关电源和外部ＥＭＩ　　　　电源滤波器一起使用的情况如图５一２所示。使用外部滤波器必须考虑它在系统设计中的安装问题，当它与其他信号线并行走线或者距离很近时，干扰信号可能在还未到达电源板上的滤波器之前就已经串入电源内部，从而导致电源板上的滤波器的作用大大下降。为满足电磁兼容试验，将不得不提高外部滤波器的插入损耗值．这样，外部滤波器的体积就会增大，成本也会上升１１２。咖哩萄而藏藕毛犷机箱体为地线的等效阻抗至设备电源板上的滤波器图５一外部滤波器连接图　　　　　　ｉＦＵｒｇｅｓ一ｃｏｌｎｅｉｃｔｄｇｒｅａＰｈｏｆｅｘｔ。刀ａｌ皿ｔｒｅ　　　　外部滤波器还存在接地的问题。如图５一２所示，外部滤波器和电源板的接地都是连接在机箱外壳上，连接线和机箱体之间形成一个很大的地环路。如果机箱在搭接的时候处理不好或者焊接不紧密，就会在两个滤波器的接地点之间形成一个等效的串联阻抗，导致两个接地点间的电位不相同，在地线上产生电流，形成共模干扰信号。同时，由于电路的不平衡，共模干扰信号转变为差模干扰信号，影响电源电路的稳定工作。地环路的存在同样将增加滤波器的插入损耗需求，加大滤波器的体积和成本。ＥＭＩ　　　　滤波板则可以避免上述的两个问题，滤波板直接安装在电源板上，如图５一３所示。原来外部滤波器和电源设备的连接线没有了，并且滤波器和机箱体形成单点连接，从而根本上消除了外部滤波器存在的问题（假设滤波器和机箱短接形成的阻抗很小）。图５一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３滤波板安装简图ｉＦ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｇｕｒｅｓ一３ＦｉｈｅｒＰｌｅｉｔａｎｓ怕１１ａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍ　　　　ＥＭＩ电源滤波器印刷电路板的设计非常重要，为了保证滤波器能够有效的抑制干扰噪声信号，功率线和地线的走线方式和布局需要认真考虑。即使理论上设计完好的ＥＭＩ电源滤波器，仍然需要与整个电源模块一起调试，通过微调滤波器及元件的参数和结构，获得良好的测试效果。但是由于共模电容和差模电容均选用瓷介贴片电容，与开关电源一起设计时要注意加在电容上的电压变化幅度不能太大，否则将影响滤波器的性能。许多产品为了设计方便和降低成本，将ＥＭＩ电源滤波器的元件直接安装在电　　　　源线路板上。这种方法在产品成本和制作上看有些好处，但是实际效果并不是很好。因为电源板上的高频干扰会直接感应到滤波电路的任何一个部分，从而使滤波器失效。这种方法往往仅适合于干扰频率很低的场合。需要注意的是，线路板形式的ＥＭＩ电源滤波器虽然在电源整体设计和体积上　　　　占有优势，但必须在电源设计初期就予以考虑。由于很多电气电子设备在设计初期对ＥＭＣ方面缺乏重视，通常是在设计完成后，进行电磁兼容测试时才发现存在ＥＭＩ问题，此时则需要使用外部滤波器。外部滤波器安装简便，可以在产品出现问题时单独设计，使用相当普遍。虽然其存在走线和接地等方面的问题，但若能在安装时注意到这些问题，也可以充分发挥滤波器的性能。５．３外部滤波器使用时应注意的问题　　　　外部ＥＭＩ电源滤波器的安装和实际布局，对它能否充分发挥抑制干扰信号的作用极大，只有正确地安装和使用滤波器，才能获得良好的滤波效果。具体的注意事项主要包括以下几方面１５１ｌ］２１９０３气）ＥＭＩ电源滤波器应当安装在靠近干扰源的地方，并将千扰源和滤波器完全ｌ（　　　　屏蔽。为了保证得到最好的噪声抑制效果，滤波器接入电网或供电网络通常不用保险丝。　　　　２（）滤波器要安装在设备电源线的输入端，连线或引线要尽量短。设备内部电源要安装在滤波器的输出端。若滤波器在设备内输入线过长，输入线就会将引入的传导干扰祸合给其他部分。３（　　　　）滤波器的输入和输出线必须分开，防止输入端与输出端线路发生祸合现象而降低滤波器的衰减特性。若输入输出线必须接近，必须采用双绞线或屏蔽线。特别需要注意的是，在捆扎设备电缆时，不能把滤波器输入端和输出端的电缆捆扎在一起，否则会加剧滤波器输入、输出端的电磁祸合，严重破坏滤波器对ＥＭＩ信号的抑制性能。４（　　　　）为了保证滤波器安全可靠工作，滤波器需要良好接地，一定要与金属机壳大面积接触，切忌使用单根线接地。同时，为了尽量缩短滤波器的接地线，接地点应和设备机壳的接地点取得一致。５（　　　　）滤波器如果要和其他电路相连接，最好使用接插件。６结论　　　　ＥＭＩ电源滤波器是抑制电气电子设备传导干扰、提高电气电子设备传导敏感度水平的主要手段，也是保证电气电子设备整体或局部屏蔽效能的重要辅助措施。ＥＭＩ电源滤波器设计的好坏不仅关系到电气电子本身的布局和研发周期，而且影响到其它设备乃至整个电网，可能还会导致产品无法在市场上销售。本文以某一航空产品中的ＤＣ一ＤＣ开关电源项目为依托，介绍了一种简单而实用的ＥＭＩ电源滤波器设计方法，该方法也可以应用在其它种类的开关电源ＥＭＩ滤波器设计中。本文的主要研究成果：　　　　　　　　ｌ（）针对ＤＣ一ＤＣ开关电源设计ＥＭＩ电源滤波器的滤波电路，利用网络综合理论进行电路结构和滤波器插入损耗分析。２（　　　　）通过分析干扰信号，提出滤波器性能指标，给出了主要滤波器件参数的计算方法。３（　　　　）分析主要滤波器件及等效滤波电路的高频特性，给出了选取滤波器件的原则和方法。４（　　　　）建立共模及差模插损仿真模型，讨论了影响插损的各个因素，并通过实际调试，验证滤波器能够满足ＥＭＩ测试标准。５（　　　　）通过实际制作ＥＭＩ电源滤波器，总结了滤波器的封装技巧、过程测试方法和安装使用时应注意的主要问题。这一建立在网络理论上的ＥＭＩ电源滤波器设计技术，严格保证了滤波器网络　　　　的稳定性和网络传输特性，弥补了经验设计的不足。同时结合实际工程技术，对设计方案进行修正，使设计方案更加实用，缩短了滤波器的开发周期并节省了研发成本。　　　　由于本人学识的不足，论文中还有很多方面不够完善，主要有以下一些方面需进一步解决和研究：ｌ（　　　　）建立更准确的元器件寄生效应模型，使仿真结果更切合实际测试效果。　　　　２（）由于铁磁性材料的非线性特性，电感的设计以及磁性材料的选择始终是一个难点。设计高性能的ＥＭＩ电源滤波器，需要对磁性材料特性做更深入的研究。）ＥＭＩ电源滤波器设计与相应的ＥＭＣ标准变化息息相关。在更严酷的标准３（　　　　下，滤波器的封装技术需要进一步完善。即使一个设计完美的滤波器，也可能由于体积等因素的限制而无法满足使用要求。）进一步研究ＥＭＩ电源滤波器与浪涌保护器的配合使用，将电气电子设备’（　　　　的电磁干扰和电磁敏感度两个问题同时解决。参考文献］ＲｌｉｂａｃｄＵｅ（ｒ０２）０邓曲叨ｇｈ，ＥＭＩＦｌ姗Ｄｅｉｓｎ．ｇｉＮ曰胃、乞比：Ｍ岭ＩＤｅｋｃｒ，２田１１陈修林，张顺彪．２］２５２４开关电源输入滤波器的电磁兼容性设计．机车电传动．２２佣５．４：３０－２３］区健昌，林守霖，吕英华．电子设备的电磁兼容性设计．北京：电子工业出版社．３［么刃３日】郭银景，吕文红，唐富华，杨阳．电磁兼容原理及应用教程．北京．清华大学出版社．２仪抖．　　　　　　４）王庆斌，刘萍．电磁干扰与电磁兼容技术．机械工业出版社．１５１９８：材］ｓ０［ｈｉ．．ｎＪ．ｃＡＧ『ａｐｂｉｌＭａｃｃｔｈｄｆｏｒ以户由ａｏ！ｙｉａｓｄｓｎｕｙｅｓｈｔｉｏｆＥｌＣｅｔｏｒｍａｎｇｉｔｃｃｈｔ　　　　ｃｄ笼ｒｎ邝ＦｉｃｌＩｅｒ’１ＥＥＥＴ’胡ｓａｔｉｃｏｎｏｎＥＭＣ１９６５．ｖｏ１ＥＭＣ．７，ＮＯＪ闭Ｌａｓｚｉ０Ｔｉｈａｎｙｉ．ＥｌＣｅｔｒ０ｍａｇｎｅｔｃＣｉｏｍＰａｔｉｂｉｌｉｔｙｉｎｐｏｗｅｒＥ１ｅｃｔｏｒｎｉｓｃ．正ＥＥｐＲＥＳＳ，ＮｅｗＹ０ｔ　　　　ｋ．１９９４８［ＩＥｕｒ吨Ｌｉｈ内ｒｔｍｓｔｍｎｇＣＥｎｇＭ】ＥＥＭＩＥＥＥＰａｎ．ｅｒ，Ｃｈｅ叮ＯｏｕｇｈＣｂｎｓｕｌｔａｎ，ＡｓＳｔｏｓｉｃａｅｏｔｆ卫ＭＣ．　　　　ＵＫ．玩５妙Ｔｃｃ知苗ｑ叱ｓｆｒＥＭＣ．ｏＰａｔ３Ｆｒｎ姗ａｎｄｓｕｒｇ已Ｐ拍盆“宜ｉｏｎＤｅｖ政５．１９９９．６１·　　　　　　１９ｌ黄永杰．磁性材料．北京；电子工业出版社．１９［９４【１１田锦．电子设各传导干扰的抑制及加固技术．西安电子科技大学硕士学位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