EMI濾波器測試技術(shù)研究

l EMI濾波器的測試指標(biāo)
1．1 共模干擾和差模干擾
實(shí)際上EMI電源濾波器起兩種低通濾波器的作用：衰減共模干擾和衰減差模干擾。對(duì)任何電源線上的傳導(dǎo)干擾信號(hào)，都可以用共模和差模干擾信號(hào)來表示。并且可把L―E和N―E之間的共模干擾信號(hào)、L―N之間的差模干擾信號(hào)看作獨(dú)立的EMI源，把單相電源內(nèi)的L―E、N―E和L―N看作獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)端口來分析EMI信號(hào)和有關(guān)的濾波網(wǎng)絡(luò)。圖1中，U1和U2為共模干擾信號(hào)，U3為差模干擾信號(hào)。

1．2 EMI濾波器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
圖2所示為單相電源濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它是由集中參數(shù)元件構(gòu)成的無源低通網(wǎng)絡(luò)，濾波網(wǎng)絡(luò)主要由兩只電感L1和L2，三只電容CX、CY1、CY2組成。如果把該濾波器一端接入電源，負(fù)載端接上被干擾設(shè)備，那么L1和CY1，L2和CY2就分別構(gòu)成L―E和N―E兩對(duì)獨(dú)立端口間的低通濾波器，用來抑制電源線上存在的共模EMI信號(hào)。此外，L1、L2又與CX構(gòu)成L―N獨(dú)立端口之間的低通濾波器，抑制差模干擾信號(hào)。
1．3 EMI濾波器漏電流性能測試
泄漏電流是指在250VAC的電壓下，相線和中線與濾波器外殼(地線)間流過的電流。它主要取決于接地電容(共模電容)的取值。較大的共模電容CY可以提高插入損耗，但卻造成較大的漏電流。泄漏電流的測試電路如圖3所示：

1．4 EMI濾波器耐壓性能測試
為確保電源濾波器的性能以及設(shè)備和人身安全，必須進(jìn)行耐壓測試。耐壓測試是在極端工作條件下的測試。若CX電容器的耐壓性能欠佳，在出現(xiàn)峰值浪涌電壓時(shí)，可能被擊穿。它的擊穿雖然不危及人身安全，但會(huì)使濾波器功能喪失或性能下降。CY電容器除了滿足接地漏電流的要求外，還在電氣和機(jī)械性能方面具有足夠的安全余量，避免在極端惡劣的環(huán)境條件下出現(xiàn)擊穿短路現(xiàn)象。故線一地之間的耐壓性能對(duì)保護(hù)人身安全有重要意義，一旦設(shè)備或裝置的絕緣保護(hù)措施失效，可能導(dǎo)致人員傷亡。
1．5 EMI濾波器的性能評(píng)定
EMI電源濾波器在使用時(shí)考慮最多的是額定電壓及電流值、耐壓性能、漏電流三項(xiàng)，而其中最主要的評(píng)定性能為濾波器的插入損耗性能。
EMI電源濾波器對(duì)干擾噪聲的抑制能力用插入損耗I．L．(Insertion Loss)來衡量。插入損耗定義為：沒有濾波器接入時(shí)，從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P1和接入濾波器后，從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P2之比，用dB(分貝)表示。

2 EMI濾波器的頻域測試
測試標(biāo)準(zhǔn)的確定為電源EMI濾波器的各項(xiàng)指標(biāo)提供了統(tǒng)一的衡定依據(jù)。其中最主要的測試項(xiàng)目為濾波器頻域上的插入損耗測試
2．1 插入損耗的標(biāo)準(zhǔn)測試
在標(biāo)準(zhǔn)測量法中規(guī)定，在50Ω～75之間的任一阻值的系統(tǒng)內(nèi)測試它的插入損耗特性。測試原理如圖4所示。

實(shí)際測試時(shí)，常常利用屏蔽室來測試濾波器的插入損耗，測試圖如圖5所示。
2．2 插入損耗的加載測試
在EMI濾波器產(chǎn)品中，由于使用不合適的材料，共模扼流圈不可能保證完全對(duì)稱會(huì)導(dǎo)致磁環(huán)的飽和，同時(shí)寄生差模電感也可能產(chǎn)生磁環(huán)的飽和，使得濾波器的實(shí)際使用情況與廠家提供數(shù)據(jù)有很大差距，因此必須對(duì)濾波器采用加載測試。

3 EMI濾波器的時(shí)域測試
一般地，對(duì)于EMI電源濾波器我們只關(guān)心它的常規(guī)性能及頻域抑制性能。而對(duì)于EMI信號(hào)線濾波器，由于傳輸線本身就會(huì)產(chǎn)生一定的電磁干擾，所以測試信號(hào)必然會(huì)產(chǎn)生一定的衰減。這時(shí)，我們就要對(duì)其進(jìn)行時(shí)域傳輸性能上的測試。
使用50kHz的方波對(duì)電容值為8000pF的濾波插針進(jìn)行濾波，發(fā)現(xiàn)其時(shí)域的上升沿和下降沿有明顯的變化。頻域上，經(jīng)過濾波后，方波信號(hào)的高頻分量被濾除。