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組合式抗EMI濾波器

組合式抗電磁干擾濾波器也稱為反射濾波器或復合液晶濾波器。根據交流狀態下電容的高頻和低頻電阻以及電感的低頻和高頻電阻的特點，將電感和電容組合連接成一個電路，具有一定的濾波功能。但是，根據濾波程度的要求，液晶組合和電感電容的要求是不同的。

由于組合濾波器在高頻下容易受到電感和電容參數的影響，可能會導致諧振現象，大大降低濾波器的性能。因此，組合式電磁干擾濾波器通常僅適用于抑制相對較低頻率的干擾。但是，由于其濾波效果可以通過調整電感和電容參數來改變，因此只要調整得當，組合式電磁干擾濾波可以產生更好的濾波效果和更靈活的頻帶變化。一般來說，在某些應用中，吸收式電磁干擾濾波器和組合式電磁干擾濾波器也可以串聯使用。

電磁干擾濾波器設計

電磁干擾噪聲包括共模噪聲和差模噪聲。共模噪聲存在于所有交流相線和共模地之間，其來源被認為是兩個電路之間的絕緣泄漏電流和電磁場耦合。差模噪聲存在于交流相線之間，由電流脈沖、開關元件的振鈴電流和二極管的反向恢復特性產生。這兩種模式具有不同的傳輸噪聲源和不同的傳輸路徑，因此共模濾波器和差模濾波器應分別設計。

在普通開關電源中，由于主要的電磁干擾干擾源來自功率半導體器件的開關作用，產生的電磁輻射EME(Emular Emission)通常是寬帶噪聲，其頻率范圍從開關工作頻率到幾兆赫不等。因此，導電電磁環境(EME)的測量頻率范圍為0.15兆赫~ 30兆赫~ 30兆赫，以符合國際標準的規范。電磁干擾濾波器旨在充分衰減開關頻率及其高次諧波的噪聲?；谏鲜鰳藴?，考慮將頻率高于150千赫的EME頻率衰減到合理的范圍通常就足夠了。

電磁干擾濾波器的主要技術參數包括:額定電壓、額定電流、泄漏電流、測試電壓、絕緣電阻、DC電阻、工作溫度范圍、工作溫升Tr、插入損耗Adb、外形尺寸、重量等。在上述參數中，干擾是插入損耗(也稱為插入衰減)，它是評估電磁干擾濾波器性能的主要指標。

電磁干擾濾波器的設計必須首先獲得濾波器所需的噪聲衰減，通過使用各種噪聲分離器，無需添加任何濾波器元件，即可測量待測對象的共模和差模原始噪聲。然后，使用上述結果，計算所需的濾波器元件值，然后將整個設計的濾波器添加到待測試對象的電源的zui輸入的前端，并且測量并檢查此時的噪聲，以查看其是否符合規范。以下是濾波器設計步驟的介紹:

1)原始共模和差模噪聲的測量:噪聲被輸電阻抗穩定網絡(LISN)消除后，通過噪聲分離器獲得所需的噪聲值，噪聲分離器可由頻譜分析儀測量。

2)衰減計算:獲得共模或差模噪聲后，計算相關的噪聲衰減。考慮到當共模噪聲和差模噪聲衰減到標準時，由于相同的相位或相位差，火線和零線的總電壓噪聲可能會超過標準。為了避免這種情況，在計算衰減時，可以將標準設置為比規范限值低6dB，即使噪聲抑制要求更嚴格，以避免濾波后的噪聲仍然超過規范限值。

3)計算濾波器元件值:濾波器元件的電感和電容越大，其噪聲衰減能力越強，可達到的轉折頻率越低，其對低頻噪聲的抑制效果越好，但相對來說它必須付出成本和體積的增加。從材料特性可以看出，當電感和電容值較大時，元件阻抗特性的自諧振頻率越低，連續衰減噪聲的頻率范圍相對較窄，因此其值不能無限增加?？紤]到電容值對體積的變化率小于電感值的變化率，以及所有商用電容器都有固定的電容值且彈性較小，在確定共模和差模濾波器的元件值時，應優先考慮電容，在安全法規允許的情況下，應盡可能選擇較大的電容值。

非晶在開關電源EMI中的應用

開關噪聲

SPS的主要噪聲是由于二極管斷開時的反向恢復現象發生的。當隨換流外加反向電壓時，由于載流子被存儲在二極管的PN結，因而在載流子消失的前一段時間里，電流也會反向流動，致使載流子消失時反向恢復電流急劇減少而發生很大的電流變化(di/dt)。另外，從理論上說，沒有PN結的肖特基二極管(SBD)里不會存在載流子，因而也就不會有恢復現象的存在。但實際上，由于受結電容的影響，會不同程度地觀測到類似波形，所以也會有噪聲的發生。

為了防止噪聲，過去一般都采用RC吸收網絡。這種RC吸收網絡是使電阻和電容跟二極管并聯用電容器吸收由二極管發生的開關噪聲，但電阻上的損耗和發熱問題還有待于改善。

三、磁緩沖器

磁緩沖器與二極管呈串聯狀態插入電感器，使二極管的虛線所示狀態，并通過控制恢復峰值及其變化率(di/dt)來控制開關噪聲的產生。這種現象一般稱作軟恢復。同時這種緩沖器還對SBD等低耐壓得元件起一種免遭浪涌電壓破壞的保護作用。

開關瞬變現象時磁緩沖器的工作性能原理。在瞬變電流發生期間，由于帶有大電抗而控制了浪涌的發生。并在穩定期使電抗幾乎減小為零。也就是說，是一種只在瞬變期作為電抗進行工作并具有自控式磁開關的電抗器。

實測磁化曲線說明一下其工作原理。當正向電流通向二極管時，磁芯飽和并處于B－H曲線的1位置上。這時，電感處于zui低狀態。當二極管從ON向OFF轉換時，磁芯就會通過路線2發生磁通變化，但要加以控制，以使達到軟恢復狀態。當二極管完全達到OFF時，磁芯即處于3的狀態。

其次，當二極管從OFF向ON轉換時，正向電流開始通向二極管，并加以電流控制，直至磁芯在4路線上被磁化、電感增加及磁芯達到飽和。

4.非晶磁環非晶磁環是一種穿透半導體引線的空心超小型磁體。該功能是對上述緩沖器的補充，也顯示了其在性能和成本上的優勢。它不僅可用于開關電源，還可用于電壓互感器、測量儀器和對噪聲要求嚴格的各種電子電路。

V.非晶磁環的選擇非晶磁環的磁芯尺寸應在計算要控制的電壓時間乘積和找到所需磁通量的基礎上進行選擇。也就是說，磁通量ф(μWb)，即ф=VFM，應該基于施加到二極管的峰值直流電壓VFM(V)和反向恢復時間trr(μS)的乘積來確定。trr(V？μS).盡管所選非晶磁環尺寸的磁通量應該與根據公式計算的所需磁通量平衡，但原則上，選擇大于電壓時間乘積值的磁通量的近似尺寸，并將其加載到所確定的電路中，以在觀察恢復波形的基礎上實現尺寸選擇的優化。

6.以一個實例將非晶磁環安裝在正向激勵電路上，比較工作頻率為150千赫的輸出噪聲和15伏/10安的輸出噪聲，得到提供的數據。可以看出，在使用16ω-10000 pF的RC緩沖器和鐵氧體磁環的原始模式下，輸出噪聲達到67 MVP-p，幅度范圍大，噪聲成分多，而在使用非晶磁環的同一電路中，幅度范圍縮短，峰值也減少了不到一半。我們在一個工作頻率為500千赫，輸出為5 ~ 20安的電路中使用了SBD。在沒有非晶磁環的情況下，產生了一個大的尖峰電壓，其值可達38.6伏，這是SBD耐壓的一個極限值，電壓和電流都有瞬態現象。然而，非晶磁環的使用防止了這種瞬態現象的發生，并將尖峰電壓控制在17.4伏，低于初始值的1/2，從而保護二極管免受電壓損壞。