开关电源输入端滤波器的设计

    开关电源产生的噪声中，低频段差模噪声分量占主要成分，电源输入端口要加滤波器，且要使输入波波器对EMI信号有最佳的衰减性能。滤波器阻抗应与电源阻抗失配、失配越厉害实现的衰减越理想，得到的插人损耗特性就越好。也就是说，如果噪声源内阻是低阻抗的，则与之对接的EMI滤波器的输入阻抗应该是高阻抗(如电感量很大的串联电感);如果噪声源内阻是高阻抗的，则EMI滤波器的输入阻抗应该是低阻抗(如容量很大的并联电容)。开关电源也包含共模噪声和差模噪声，共模干扰是由于载流导体与大地之间的电位差产生的，其特点是两条线上的杂讯电压是同电位同向的;而差模干扰则是由于载流导体之间的电位差产生的，其特点是两条线上的杂讯电压是同电位反向的。通常，线路上干扰电压的这两种分量是同时存在的。由于线路阻抗的不平衡，两种分量在传输中会互相转变，情况十分复杂。典型的EMI滤波器包含共模杂讯和差模杂讯两部分的抑制电路，如图所示。

    图1 电源滤波器

    图中：差模抑制电容C1,C2 0.1～0.47 μF;

    差模抑制电感L1,L2 100～130 μH;

    共模抑制电容C1/C2 <10000 pF;

    共模抑制电感L 15～25 mH。

    插人损耗的定义如图2所示，当没接滤波器时，信号源输出电压为U1，当滤波器接人后，在滤波器输出端测得信号源的电压为U2。若信号源输出阻抗与接收机输入阻抗相等，都是50Ω，则滤波器的插人损耗为：     

    图2 插人损耗的定义

    设计时，必须使共模滤波电路和差模滤波电路的谐振频率明显低于开关电源的工作频率，一般要低于 10kHz，即     

    图3是差模干扰与共模干扰的示意图。

    图3 差模干扰与共模干扰示意图

    在实际电路中，由于设各所产生的共模和差模的成分不一样，所以，滤波电路可以适当增加或减少滤波 元件。具体电路的调整一般要经过EMI试验后才能有满意的结果，安装滤波器电路时一定要保证接地良好 ，并且输人端和输出端要良好隔离，否则起不到滤波的效果。图4是两种滤波电路，它们的滤波效果如图5 实验曲线所示。     

    图4 两种滤波电路

    图5 两种滤波电路效果实验曲线

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