- 如何對外來電磁干擾進(jìn)行抑制
- 傳導(dǎo)干擾EMC濾波電路設(shè)計(jì)
解決方案：
- 為了抑制全頻段的外來電磁干擾需要采用高、中、低三種不同頻率濾波特性的電感濾波器
- 對于共模干擾，電容對低頻信號阻礙大、電感對高頻性能好阻礙大，需要根據(jù)電感濾波器的阻抗曲線選擇性價比高抑制方案
- 對于抑制差模干擾，濾波電容器C3、C4與電感濾波器L0、L1、L2的數(shù)值都是越大越好
根據(jù)EMC的定義或原理，EMC濾波電路不但要抑制本電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾，同時也要對外來的電磁干擾信號進(jìn)行抑制，因此，圖14所示的EMC濾波電路還不是十分完美的。為了提高EMC濾波電路對外來電磁干擾信號的抑制能力，最好在輸入端也安裝一個低通濾波器，并且這個低通濾波器對本電子設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾也有很強(qiáng)的抑制能力。
另外，由于電磁干擾信號的頻譜非常寬，單獨(dú)用一個電感濾波器是很難達(dá)到滿意要求的，因?yàn)椋壳安捎玫碾姼袨V波器都不是理想的電感濾波器，每種規(guī)格的電感濾波器只能對應(yīng)某一頻段濾波效果為最好，因此，最好同時把高、中、低三種不同頻率濾波特性的電感濾波器同時都用上。圖15是一種具有對外來傳導(dǎo)干擾信號有很強(qiáng)抑制能力的EMC濾波電路，同時，EMC濾波電路還可以把高、中、低三種不同頻率濾波特性的電感濾波器組合起來使用，使性能進(jìn)一步提高。
圖15與圖14相比，多了一個L0低通電感濾波器，目的是為了提高對外來傳導(dǎo)干擾信號的抑制能力。如果只考慮提高抑制本電子設(shè)備干擾的能力，可把C1、C2的連接位置移放到電源線的最前端，即：盡量靠近測試儀表的接入處，抑制干擾效果會更顯著。需要檢查電子設(shè)備對外來電磁干擾信號的抑制能力，可在電源線輸入端輸入一個干擾信號，然后檢測電子設(shè)備被干擾影響的程度，如：電視機(jī)出現(xiàn)行掃描不同步等。對不同的電子設(shè)備，干擾信號也有不同的要求，這些標(biāo)準(zhǔn)制定一般都是由行業(yè)協(xié)會提出，最后由標(biāo)準(zhǔn)制定單位推薦使用。
傳導(dǎo)干擾EMC濾波電路設(shè)計(jì)
傳導(dǎo)干擾分共模信號干擾和差模信號干擾，我們先來分析共模信號干擾。
我們可以從圖6、圖7、圖8、圖10、圖12、圖14、圖15等看出，共模干擾信號主要是通過電子設(shè)備對地的分布電容構(gòu)成回路傳輸?shù)摹Ｈ鐖D5中的C5就是干擾設(shè)備對地的分布電容。C5的容量與干擾設(shè)備的體積有關(guān)，與地面的距離有關(guān)，但檢測時，設(shè)備到地面的距離是固定的，C5的容量大約在十幾到幾千微微法之間。由于C5的容量很小，對低頻信號的阻抗很大，因此，能夠通過C5電容的共模干擾信號基本上都是屬于高頻信號。
在圖14、圖15電路中，為了降低共模干擾信號輸出，還在電路中串入L0、L1、L2等電感，以及C1、C2等電容。與C5電容的特性相反，電感濾波器對低頻信號的阻抗很小，而對高頻信號的阻抗卻很大。
圖16表示C5電容與L0、L1、L2等電感濾波器的頻率-阻抗特性圖。圖16中紅線表示設(shè)備對地電容C5的頻率阻抗曲線；藍(lán)線是濾波電感L0、L1、L2的頻率阻抗曲線。
對于電容來說，在頻率的低端電容的阻抗很大，低頻共模干擾信號一般難以通過；但當(dāng)頻率升高到一定某一個數(shù)值的時候，電容的阻抗就會降低，共模干擾信號就會很容易通過，因此，產(chǎn)生共模干擾的信號的頻率主要集中在紅線的右端。但對于電感L0、L1、L2來說，在頻率的低端電感的阻抗很小，低頻共模干擾信號一般很容易通過，但當(dāng)頻率升高到某一個數(shù)值的時候，電感的阻抗會升高，使共模干擾信號難以通過，因此，出現(xiàn)共模干擾信號的頻率主要集中在藍(lán)線的左端。由此，可以得出結(jié)論，出現(xiàn)共模干擾信號的頻率就是在電容阻抗曲線與電感阻抗曲線的交匯處，如圖16中的a、b、c或?qū)?yīng)頻率f1、f2、f3附近。
圖16中有三條藍(lán)色電感濾波器的阻抗曲線，分別對應(yīng)不同數(shù)值的電感。當(dāng)符合標(biāo)準(zhǔn)的共模干擾信號對應(yīng)的阻抗參考線為Z1時，圖16中的三種電感參數(shù)全部合格；當(dāng)符合標(biāo)準(zhǔn)的共模干擾信號對應(yīng)的阻抗參考線為Z2時，選用的三種電感參數(shù)只有兩種合格，其中第一個性能最優(yōu)，但成本相應(yīng)也會提高。另外我們還可以看出，選用不同的電感參數(shù)，對應(yīng)出現(xiàn)共模干擾信號的頻率也不一樣。
我們再來分析差模干擾。我們同樣可以從圖6、圖7、圖8、圖10、圖12、圖14、圖15等看出，差模干擾信號沒有通過設(shè)備對地的分布電容構(gòu)成回路，主要是通過電源輸電線路進(jìn)行傳輸。在圖14、圖15中對差模干擾信號起抑制作用的主要是L0、L1、L2、C3、C4，以及C1、C2。一般C1、C2都是在安全標(biāo)準(zhǔn)允許的條件下把容量用到最大，參數(shù)可調(diào)的一般只有C3、C4兩個電容，和L0、L1、L2三個電感濾波器。
圖17表示C3、C4濾波電容器與L0、L1、L2等電感濾波器的頻率-阻抗特性圖。圖17中的兩條紅線，表示濾波電容器C3、C4選取不同容量時的頻率阻抗曲線；兩條藍(lán)線，表示濾波電感L0、L1、L2選取不同電感值時的頻率阻抗曲線。對于電容來說，在頻率的低端電容的阻抗很大，低頻差模干擾信號一般難以通過；但當(dāng)頻率升高到一定范圍的時候，電容的阻抗就會降低，差模干擾信號就很容易通過，因此，出現(xiàn)差模干擾信號的頻率主要集中在紅線的左端。
但對于電感L0、L1、L2來說，在頻率的低端電感的阻抗很小，低頻差模干擾信號一般很容易通過，但當(dāng)頻率升高到一定范圍的時候，電感的阻抗也會升高，使差模干擾信號難以通過，因此，出現(xiàn)差模干擾信號的頻率主要集中在藍(lán)線的左端。由此，可以得出結(jié)論，出現(xiàn)差模干擾信號的頻率全部都集中在電容阻抗曲線與電感阻抗曲線相交處的左端，如圖17中的a、b、c、e或?qū)?yīng)頻率f1、f2、f3、f4的左邊。因此，濾波電容器C3、C4與電感濾波器L0、L1、L2的數(shù)值，對于差模干擾信號抑制效果來說都是越大越好。
從圖16和圖17可以看出，出現(xiàn)共模干擾信號的頻率既不是頻率的低端，也不是頻率的高端，而是在某個頻率的附近；而出現(xiàn)差模干擾信號的頻率全部都是集中在某個頻率的低端。
特別指出，上面分析，完全是把電容器和電感器看成一個理想器件來進(jìn)行分析的結(jié)果，實(shí)際應(yīng)用中的電容器并不是一個理想的電容器，電感濾波器也不是一個理想的電感濾波器。因此，在進(jìn)行實(shí)際電路設(shè)計(jì)時一定要反復(fù)查看自己所選擇器件的參數(shù)，特別是各種器件的頻率響應(yīng)曲線。
