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濾波器如何選型

濾波器如何選型

  • 分類:行業新聞
  • 作者:
  • 來源:
  • 2018年09月28日

【概要描述】

濾波器如何選型

【概要描述】

  • 2018-09-28
詳情

電源濾波器就是對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除的電器設備。電源濾波器的功能就是通過在電源線中接入電源濾波器,得到一個特定頻率的電源信號,或消除一個特定頻率后的電源信號。

 

    電源濾波器不能存在的電磁耦合路徑:

 

    ①電源輸入線過長;

 

    ②電源濾波器的輸入線和輸出線靠的過近。

 

 

此兩種都是不正確的安裝方式,問題的本質在于:濾波器的輸入端電線和它的輸出端電線之間存在有明顯的電磁耦合路徑。這樣一來,存在于濾波器某一端的EMI信號會逃脫濾波器對它的抑制,不經過濾波器的衰減而直接耦合到濾波器的另一端去。因此濾波器輸入與輸出先需有效分開。

 

另外,如上述兩種把電源濾波器都是安裝在設備屏蔽的內部,設備內部電路及元件上的EMI信號會因輻射在濾波器的(電源)端引線上生成EMI信號而直接耦合到設備外面去,使設備屏蔽喪失對內部元件和電路產生的EMI輻射的抑制。當然,如果濾波器(電源)上存在有EMI信號,也會因輻射而耦合到設備內部的元件和電路上,從而破壞濾波器和屏蔽對EMI信號的抑制作用。所以起不到效果。

 

電源濾波器選型時需確認以下幾點:

 

1、額定電壓

 

額定電壓是電源濾波器用在指定電源頻率時的工作電壓,也是濾波器最高允許的電壓值。如用在50Hz單相電源的濾波器,額定電壓為250V;用在50Hz三相電源的濾波器,額定電壓為440V。若輸入濾波器的電壓過高,會使內部電容器損壞。

 

2、額定電流

 

額定電流(Ir)是在額定電壓和指定環境溫度條件下所允許的最大連續工作電流。 

 

 

隨著環境溫度的升高,或由于電感導線的銅損、磁芯損耗以及周圍環境溫度等原因導致工作溫度高于室溫,這時候就難以確保插入損耗的性能。因此,應該根據實際可能的最大工作電流和工作環境溫度來選擇電源濾波器的額定電流。

 

3、插入損耗

 

①、 插入損耗定義 

 

插入損耗是電源濾波器最重要的技術參數之一,設計人員和工程應用人員考慮的中心問題就是:在保證濾波器安全、環境、機械和可靠性能滿足有關標準要求的前提下,實現盡可能高的插入損耗。 

 

電源濾波器的插入損耗是頻率的函數,用dB(分貝)表示。 

②、共模損耗與差模損耗 

 

電源濾波器的插入損耗包括共模(表示為CM)插入損耗和差模(表示為DM)插入損耗。 

 

③、影響插入損耗的因素 

 

影響電源濾波器插入損耗的因素包括:阻抗搭配和安裝。實際應用中,電源濾波器輸入和輸出端的阻抗已不是測得的50Ω,所以它對干擾信號的衰減,不會等于產品標準或說明書中的給出的插入損耗。如果選用電源濾波器的網絡結構和參數合理,加上安裝得當,則有可能實現優于標準中的規定的插入損耗。反之,如果網絡搭配和參數的選擇不當,安裝又有問題,則有可能得不到好的應用效果,而會得到相反的效果。 

 

 

另一個影響因素,就是濾波器的工作溫度和額定工作電流。電源濾波器的插入損耗測量方法中,都一致強調了要在加載額定電流條件下進行它的插入損耗的測量,這是因為濾波器中的電感L用了鐵氧體或其他磁性材料,大電流工作下,磁性飽和狀態引起性能變壞,兩者比較差別相當大。

 

4、阻抗搭配

 

①、阻抗搭配的原因  

 

選擇電源濾波器時,首先應選擇適合你所用的濾波電路和插入損耗性能。 

 

 

首先選擇濾波電路的原因是與濾波器要在匹配條件下工作的傳統概念不同,所謂匹配意味濾波器需在保持輸入/輸出信號幅度不變(或某一固定比例)的前提下,將其中部分頻譜做預期的處理或變換,而電源濾波器不同,它是個以工頻為導通對象的低通濾波器,是在不匹配的條件下工作,因為在實際應用中無法實現匹配,如電源濾波器輸入端阻抗RI——電網源阻抗是隨著用電量的大小變化的,濾波器輸出端的阻抗Rl(負載阻抗)——電源阻抗是隨著電源負載的大小變化的,要想獲得理想的抑制效果,應遵循正確的阻抗搭配。 

 

 

無論怎樣復雜的電源濾波器,都可以把它的共模和差模濾波網絡抽象出來。 

 

②、阻抗失配分析 

 

一般在電源濾波器電路網絡中,電感L看作高阻元件,電容C看作低阻元件。為了達到更好的濾波效果,按照濾波器的不匹配原則:如果實際負載為感性高阻,則選擇輸出負載為容性低阻的濾波器;如果實際負載為容性低阻,則選擇輸出負載為感性高阻的濾波器。同樣,對于濾波器的輸入阻抗和電網源阻抗,也應該按照阻抗失配原則來選擇濾波器。 

 

對被控制的干擾信號,當 電源濾波器兩端阻抗都處于失配狀態時,EMI信號會在它的輸入和輸出端口產生很強的反射。這樣一來,電源濾波器對EMI信號的衰減,等于電源濾波器的固有插入損耗加上反射損耗。在電源濾波器的實際使用中,可用阻抗失配來實現對EMI信號更加有效抑制。 

 

這就是為什么選用電源濾波器時,一定要仔細分析其端口阻抗的正確搭配,使產生盡可能大的反射,達到對EMI信號的有效控制的原因。

 

5、工作環境

 

影響工作電流和環境關系的主要原因之一就是電源濾波器中的軟磁材料。 電源濾波器一般采用高磁導率軟磁材料錳鋅鐵氧體,初始磁導率μi=7000~10000,但其居里點溫度不高,優質的僅為130℃左右。磁導率越高,居里點溫度越低,過居里點后磁導率迅速下降,從而導致電源濾波器中的電感值下降,嚴重影響濾波效果。

 

因此要根據工作溫度來正確選擇電源濾波器的額定電流,或者改善濾波器的散熱條件(工作環境)來確保濾波器的安裝使用。 

 

除特殊說明外,EMI濾波器說明書給出的額定電流均為室溫+25℃(標稱溫度)的值,同樣給定的典型插入損耗或曲線也均指+25℃的值。 

 

IEC氣候等級為25/085時,指定環境溫度為+40℃(標稱溫度)條件下,查取其他環境溫度所允許的工作電流曲線。

 

 

6、特別說明

 

電源濾波器對EMI信號的抑制能力不僅取決于濾波器在50Ω系統內測得的插入損耗,還取決于濾波網絡與EMI信號源和負載的正確端接。

 

應用電源濾波器,要具體分析電源濾波器的網絡結構和接入電路的等效阻抗,按照以上阻抗搭配原則進行端接才能正確達到預期目的。

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