电磁兼容讲义-5

电磁兼容讲义-5

第5章无源的消干扰组件

•滤波器（稳态干扰）；

•过电压保护器（暂态干扰）；

•光耦合器和光导线（电隔离）；

•隔离变压器（电隔离）；

•电磁屏蔽（电磁场干扰）。同样是无源的消干扰组件，因为它的作用大，将在下一章专门讨论。

5.1 滤波器基本概念

用于滤除稳态干扰。

•重点不在设计，而是了解。

•滤波器相当于一个分压器，它对不同频率的电压有不同的分压比，对有用信号，其分压比接近于1；对干扰信号，其分压比越大越好（输出电压越小）。•分低通、高通、带通、带阻四种。

滤波阻尼和插入损耗

•滤波阻尼：反映加滤波器前后的干扰电压

比，a

F =20lg(V

in

/V

out

)，是频率的函数。

•插入损耗：输入阻抗、输出阻抗、传输阻抗相等时候的滤波阻尼。

•“插入衰减”对评价同类滤波器时，有其实际价值。但当接入实际使用时，并不能表示真正的衰减效果。

滤波电容器种类

•金属纸电容器，铝箔绕制可用于20MHz以下。•低值云母及陶瓷电容器，200MHz以下。

•旁路电容器，谐振频率1GHz以上。

•电解电容，直流用。（直流输出端常加旁路电容器）

•钽电容器，属于电

解电容，体积小电

容大。高频特性差，

2~5MHz有

最低阻抗。

5.2.2 低通电感滤波器

2

010lg 1(/)IL fL R π⎡⎤=+⎣⎦

当源阻抗和负载阻抗很低时，电感滤波器

最有效，感抗很高。

源阻抗和负载阻抗很高时，效果最差。6dB/倍频程20dB/10倍频程

单电容或电感滤波器的问题

•阻带边缘不够尖峭（6dB/倍频程）•解决不了负载阻抗与源阻抗不等的问题（源阻抗大、负载阻抗小，或者源阻抗小、负载阻抗大时）

阻抗匹配

•源阻抗与负载阻抗相等时，插入损耗C接入方向无关。

•源阻抗与负载阻抗不等时，C接入高阻端。

•低阻抗高阻抗高阻抗低阻抗

5.2.4 低通π型滤波器

5.2.5 低通T型滤波器

5.2.6 有源滤波器

lp hp C L 1

=

5.2.8 带通滤波器

5.2.9 带阻滤波器

•在输入端口为极窄频带提供高衰减，抑制：

（1）接收机输入端的带外强干扰；

（2）接收机输入端的镜频；

（3）发射机输出端或级间端子上的馈通信号；

（4）交、直流配电线上的谐波；

（5）雷达脉冲重复频率浪涌；

（6）整流器纹波；

（7）中频或差频振荡器的外差振荡、蜂鸣信号；（8）在接收机输入端测试发射机的乱真发射及谐波时出现的强基波信号。

应用

5.2.10 低通滤波器设计

•通常要求：给定频段内的最大插入衰减；截止特性。

•通常以标准低通滤波器为基础进行逼近设计。•常用的有巴特沃斯逼近和契比雪夫逼近。

5.2.11 基于低通滤波器的其他滤波器设计•高通、带通、带阻滤波器通常在低通滤波器基础上经过阻抗定标设计。

•一般按R

L ＝R

G

＝50Ω设计，与试验评价等

配合。源阻抗和负载阻抗变化时，加阻抗变换器。

•参数见下页

滤波器参数

三级巴特沃斯逼近带阻滤波器例子

40dB/10倍频程

L7、C3调节传输频率下抑制性能

C1为压敏电阻的电容

R2抑制振荡

5.3 电源滤波器设计

共模和差模抑制滤波器

•电源滤波器特点：

源阻抗和负载阻抗通常未知

阻抗通常不匹配（源阻抗小，负载阻抗大）电源线、中性线和地线之间的干扰通常按共模和差模来考虑。因此通常按抑制共模、差模滤波器来设计。

5.3.1 共模滤波器

负载阻抗高，用L型。低频靠电感作用，高频靠电容。

C

x

为大电容，抑制相线-中性线干扰进入负载

C

y

为小电容，将共模电流旁路入地

出于安全考虑，C

x 和C

y

的电容量有限制。C

x

<0.5μF,

或加线流电阻。

泄漏电流限值

Y 级电容器限值

人体电阻≈2k Ω，如C Y ＝1µF ，在50Hz 时，X C ≈3.2k Ω，

人体流过10mA 以上的电流可能致命。C Y 太大了。

如果取C Y ＝0.01µF ，则i 可限制到0.58mA

5.3.2 差模滤波器

5.3.3 共模差模组合滤波器

5.3.4 电源滤波器例

差模共模等效和衰减特性

5.4 滤波器安装

不良安装

良好安装

5.5 滤波器评估

5.6 过电压保护器

•其作用是限制过电压，在工作电压范围内，具有极大的电阻（实际上等于不存在）；在出现过电压时，其电阻变得极小，吸收能量，抑制过电压。

•它和源阻抗构成非线性分压比的分压器。•过电压保护器基本上分为三类：变阻器（主要是Z

O），硅雪崩二极管，火花间隙

n

C kU I =