電源濾波器和電磁干擾濾波模塊及應(yīng)用

簡(jiǎn)介：介紹了模塊電源濾波器的原理，并重點(diǎn)介紹了用于模塊式電源的電磁干擾濾波模塊VI—IAM的原理、參數(shù)，最后給出了應(yīng)用電路。

1引言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種用電設(shè)備相繼出現(xiàn)，用戶對(duì)電源的要求多樣化，要求也越來越高。電子設(shè)備的小型化和低成本化也迫使電源向輕、薄、小和高效率的發(fā)展方向。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電源電路的集成度得到很大提高，從而使電源電路極大地簡(jiǎn)化。各電源專業(yè)廠家制造了品種多樣、規(guī)格齊全的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的模塊電源。模塊電源是由廠家采用優(yōu)化的最佳電路，利用先進(jìn)工藝制造完成的整體電源。使用時(shí)只需加少量分立元件就可完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

模塊電源大多都是開關(guān)型功率變換器，即開關(guān)電源，它工作時(shí)，內(nèi)部的電壓和電流波形都是以非常短的時(shí)間上升和下降的，所以，開關(guān)電源本身就是一個(gè)時(shí)頻干擾發(fā)射源。濾波是抑制干擾的一種很好的方法。在電源輸入端接上濾波器可以抑制開關(guān)電源產(chǎn)生并向電網(wǎng)反饋的干擾，也可以抑制來自電網(wǎng)的噪聲對(duì)電源本身的侵害。本文就常用濾波器的性能及濾波模塊做一介紹。

2電源濾波器

濾波電路中，有很多專用的濾波元件(如鐵氧體磁環(huán))，它們能夠改善電路的濾波特性，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)和使用濾波器，是抗干擾技術(shù)的重要組成部分，開關(guān)電源通過電源線引入和射出的噪聲有差模和共模之分。差模噪聲指電源兩條輸入線相對(duì)大地或系統(tǒng)基準(zhǔn)點(diǎn)大小相等、方向相反的噪聲，共模噪聲則是指大小相等、方向相同的噪聲，對(duì)于差模噪聲進(jìn)行抑制時(shí)采用開關(guān)電源輸入濾波器為π型濾波如圖1所示。

圖中LD為濾波扼流圈。若要對(duì)共模噪聲有抑制能力，可采用圖2所示電路。

圖中LC為共模扼流圈，由于LC的兩個(gè)線圈繞向一致，當(dāng)電源輸入電流流過LC時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以互相抵消，相當(dāng)于沒有電感效應(yīng)。因此，它使用導(dǎo)磁率高的磁芯。LC對(duì)共模噪聲來說，相當(dāng)于一個(gè)很大電感量的電感，故它能有效地抑制共模傳導(dǎo)噪聲。開關(guān)電源輸入端分別對(duì)地并接的電容CY對(duì)共模噪聲起旁路作用。共模扼流圈兩端并聯(lián)的電容CX對(duì)共模噪聲起抑制作用。R為CX的放電電阻，它是VDE—0806和IEC—380安全技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)所推薦的。圖2中各元件參數(shù)選擇范圍：CX:0.1～2μF;CY:2200～0.33μF;LC:幾mH～幾十mH，隨著工作電流不同而取不同的參數(shù)值。如電流25A進(jìn)，LC為1.8mH;電流為0.3A時(shí)，LC為47mH。另外在濾波器元件選擇中，一定要保證輸入濾波器的諧振頻率低于開關(guān)電源的工作頻率。由于隨著電源工作頻率的升高，濾波器對(duì)運(yùn)行噪聲將更加容易抑制，所以設(shè)計(jì)中要注意濾波器在工作頻率低時(shí)的抑制效果。為了進(jìn)一步提高差模噪聲的抑制能力，可采用圖3所示的電源濾波器，圖中四只電容器分別為CX和CY。CX電容器接在單相電源線的火線和零線之間，它上面除加有電源的額定電壓外，還會(huì)迭加上火線和零線之間存在的各種電磁干擾峰值電壓。為保證電容器失效后，不會(huì)導(dǎo)致工作人員遭電擊，不危及人身安全，并考慮到使用中最壞的情況，CX安全等級(jí)分為X1和X2類，CX電容器等級(jí)為X1時(shí)，可用于設(shè)備的峰值電壓大于1.2kV場(chǎng)合，等級(jí)為X2時(shí)，可用于設(shè)備的峰值電壓小于1.2kV的場(chǎng)合;等級(jí)為X2時(shí)，可用于設(shè)備的峰值電壓小于1.2kV的一般場(chǎng)合。另外通過限制CY的容量達(dá)到控制在規(guī)定電壓頻率作用下，流過該電容器漏電流的大小。若為裝設(shè)在可移動(dòng)設(shè)備上的電源濾波器，其交流漏電流應(yīng)低于1mA;若為裝設(shè)在位置固定且接地的設(shè)備上的電源濾波器的交流漏電流應(yīng)小于3.5mA，再根據(jù)漏電流的要求計(jì)算CY的容量，其關(guān)系為：

Ii=2πfCYU

f—電源頻率;U—電源供電電壓

LD是用來進(jìn)一步抑制差模噪聲的差模扼流圈。因?yàn)長(zhǎng)D引入將使電容CX的充電電流減少，達(dá)到了抑制差模噪聲的目的。

3電磁干擾濾波模塊VI—IAM的特點(diǎn)及應(yīng)用

模塊式電源生產(chǎn)廠家為了方便用戶，推出了電磁干擾濾波模塊，使用方便,VI—IAM為典型的輸入抑制模塊，它為直流輸入前端濾波器，可與VI—200系列24V、48V和300V輸入DC/DC模塊組成輸出電壓從1～95VDC、輸出功率從25～800W的高效率、高功率密度電源系統(tǒng)。

3.1VI—IAM模塊特點(diǎn)

VI—IAM模塊輸入直流電壓可為24V、48V或300V，帶有輸入反極性保護(hù)和瞬態(tài)保護(hù)，模塊效率可達(dá)97%，浪涌電流限制符合IEC—801—5標(biāo)準(zhǔn)，電磁干擾和輻射干擾指標(biāo)達(dá)到FCC—A、VDE—A有關(guān)規(guī)定。該模塊具有適用溫度范圍廣、驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)。