在圖4-1中,該五端器件有兩個輸入端、兩個輸出端和一個接地端,使用時外殼應(yīng)接通大地。電路中包括共模扼流圈(亦稱共模電感)L、濾波電容C1~C4。L對串模干擾不起作用,但當(dāng)出現(xiàn)共模干擾時,由于兩個線圈的磁通方向相同,經(jīng)過耦合后總電感量迅速增大,因此對共模信號呈現(xiàn)很大的感抗,使之不易通過,故稱作共模扼流圈。它的兩個線圈分別繞在低損耗、高導(dǎo)磁率的鐵氧體磁環(huán)上,當(dāng)有電流通過時,兩個線圈上的磁場就會互相加強。需要指出,當(dāng)額定電流較大時,共模扼流圈的線徑也要相應(yīng)增大,以便能承受較大的電流。此外,適當(dāng)增加電感量,可改善低頻衰減特性。C1和C2采用薄膜電容器,容量范圍大致是0.01μF~0.47μF,主要用來濾除串模干擾。C3和C4跨接在輸出端,并將電容器的中點接地,能有效地抑制共模干擾。C3和C4亦可并聯(lián)在輸入端,仍選用陶瓷電容,容量范圍是2200pF~0.1μF。為減小漏電流,電容量不得超過0.1μF,并且電容器中點應(yīng)與大地接通。C1~C4的耐壓值均為630VDC或250VAC。
圖4-2.兩級復(fù)式EMI濾波器電路
兩級復(fù)式EMI濾波器電路效果比圖一效果更佳。
為減小體積、降低成本,單片開關(guān)電源一般采用簡易式單級EMI濾波器,典型電路圖4-3所示。圖(a)與圖(b)中的電容器C能濾除串模干擾,區(qū)別僅是圖(a)將C接在輸入端,圖(b)則接到輸出端。圖(c)、(d)所示電路較復(fù)雜,抑制干擾的效果更佳。圖(c)中的L、C1和C2用來濾除共模干擾,C3和C4濾除串模干擾。R為泄放電阻,可將C3上積累的電荷泄放掉,避免因電荷積累而影響濾波特性;斷電后還能使電源的進線端L、N不帶電,保證使用的安全性。圖(d)則是把共模干擾濾波電容C3和C4接在輸出端。
圖4-3. EMI濾波器典型應(yīng)用
EMI濾波器能有效抑制單片開關(guān)電源的電磁干擾。圖4中曲線a為加EMI濾波器時開關(guān)電源上0.15MHz~30MHz傳導(dǎo)噪聲的波形(即電磁干擾峰值包絡(luò)線)。曲線b是插入如圖3(d)所示EMI濾波器后的波形,能將電磁干擾衰減50dBμV~70dBμV。顯然,這種EMI濾波器的效果更佳。
為了抑制開關(guān)電源對其電流負載產(chǎn)生共模、差模干擾,開關(guān)電源直流輸出端往往使用直流EMI濾波器,它的典型電路如圖8所示。
圖8 直流濾波電路
顯然,這是一個共模扼流圈的典型單環(huán)濾波電路。根據(jù)電路特點,它只適用于直流輸出端對地對稱的電源電路。
如果直流輸出是非對地對稱電路,則只能采用圖9所示的電路。該電路為采用二級差模電感電路。如果插入損耗允許,當(dāng)然也可采用一級差模電感電路。
圖9 二級π型濾波器
4.2 AC電網(wǎng)常用EMI濾波器
4.2.1差模濾波電路
由于開關(guān)電源的開關(guān)頻率諧波噪聲源阻抗為低阻抗,所以與之相對應(yīng)的濾波器輸出端應(yīng)是高阻抗串聯(lián)大電感LDM。
AC電網(wǎng)火線和零線之間是低阻抗,所以與之對應(yīng)的濾波器輸入端也應(yīng)是高阻抗串聯(lián)大電感LDM。如果想再進一步抑制差模噪聲,可以在濾波器輸入端并接線間電容CX1,條件是它的阻抗要比AC電網(wǎng)火線、零線之間的阻抗還要低得多。
開關(guān)電源工頻諧波噪聲源阻抗是高阻抗,所以與之相對應(yīng)的濾波器輸出端應(yīng)是低阻抗并聯(lián)大電容CX2。
圖1 共模濾波器模型
圖2 完整的差模濾波器模型
4.2.2組合濾波器電路電路
圖3 組合濾波器電路
根據(jù)要求插入損耗,可求出濾波電路的LCM、LDM、Cx、Cy的值。如果單環(huán)電路的插入損耗不能滿足要求時,應(yīng)該選擇雙環(huán)電路。
4.2.3交流三相濾波電路
交流三相濾波電路又分為三相三線制和三相四線制兩種。
典型的單環(huán)三相三線制濾波電路如圖4所示;典型的雙環(huán)三相三線制濾波電路如圖5所示。
圖4 單環(huán)三相三線制濾波電路
圖5 雙環(huán)三相三線制濾波電路
比較圖4三相中的每一相電路即每相對地電路和典型單相電路就不難發(fā)現(xiàn),其共模電路三相采用π型電路,單相采用L型電路;而差模電路三相的輸出端有Cx電容,單相的輸出端無Cx電容。
對比雙環(huán)單相和三相三線制濾波電路(圖5)不難發(fā)現(xiàn),三相中的每一相電路和單相電路完全一樣。
典型單環(huán)有差模電感的三相三線制濾波電路如圖6所示。大家可以和單環(huán)有差模電感的單相濾波電路相比較。
典型的單環(huán)三相四線制濾波電路如圖7所示。
圖6 單環(huán)有差模電感三相三線制濾波電路
圖7 單環(huán)三相四線制濾波電路
比較三相中的每一相電路即每相對中線電路和單相電路,同樣差模電路三相的輸出端有Cx電容。對地的共模電路三相采用π型電路,但區(qū)別的是Cy電容對每相來講是公用的。