EMI滤波器电路原理及设计
开关电源EMI滤波器原理与设计
提高设备性能
EMI滤波器可以减少电磁干扰对周围 设备的影响，提高整个系统的性能和 稳定性。
EMI滤波器的分类与特点
分类
EMI滤波器根据不同的应用场景 和需求，可分为有源滤波器和无
源滤波器。
有源滤波器特点
有源滤波器通过放大电路和比较电 路实时检测干扰信号并消除，具有 较高的滤波效果，但成本较高。
无源滤波器特点
评估
通过对EMI滤波器性能的测试数据进行统计和分析，可以评 估其性能是否满足设计要求和标准。
优化建议
根据评估结果，可以提出针对性的优化建议，如改进滤波器 电路设计、选用更高性能的器件等。同时，也可以根据实际 应用场景和需求，对EMI滤波器进行定制化设计和生产。
05
EMI滤波器在开关电源中的应 用案例
01
02
03
插入损耗
滤波器对信号的衰减程度 ，通常用分贝（dB）表示 。
阻抗
滤波器对不同频率信号的 阻抗，通常用欧姆（Ω） 表示。
带宽
滤波器对信号的频率范围 ，通常用赫兹（Hz）表示 。
EMI滤波器的工作原理及作用机理
工作原理
EMI滤波器通过在电路中引入阻抗和感抗，对高频干扰信号进行抑制，从而减 小电磁干扰对电源的影响。
电设备的安全和稳定。
以上案例表明，EMI滤波器在开 关电源中具有广泛的应用，对于 提高电源性能、确保设备安全稳
定运行具有重要作用。
06
未来发展趋势与挑战
新型EMI滤波器技术的研究与发展
新型EMI滤波器技术
随着电子设备对性能和效率的要求不断提高，新型EMI滤波器技术的研究与发展成为重要趋势。这包 括研究新的滤波器结构、材料和设计方法，以提高EMI滤波器的性能和效率。
emi滤波器共模差模等效电路
emi滤波器共模差模等效电路
共模差模等效电路是用来描述差分信号和共模信号在电路中的传输和处理的模型。
在EMI（电磁干扰）滤波器中，也常常
使用共模差模等效电路来描述其工作原理。
共模信号是指同时作用于两个输入端口的信号，其电压在两个输入端口上的相位和幅值都是相同的。
差模信号是指同时作用于两个输入端口的信号，其电压在两个输入端口上的相位相反。
在一个EMI滤波器中，可以将其等效为一个共模电路和一个
差模电路的组合。
共模电路用于处理共模信号，差模电路用于处理差模信号。
在共模电路中，通常采用共模电感和共模电容来实现对共模信号的滤波。
在差模电路中，通常采用差模电感和差模电容来实现对差模信号的滤波。
共模差模等效电路可以帮助工程师理解和设计EMI滤波器，
以达到减小电磁干扰的目的。
一种应用于dc28v电源信号emi滤波及雷电防护电路的制作方法
一种应用于DC28V电源信号EMI滤波及雷电防护电路的制作方法一、引言随着电子设备在各个领域的广泛应用，电源信号的电磁干扰（EMI）问题日益突出。
同时，雷电对电子设备的破坏性影响也不容忽视。
因此，设计一种能够同时实现EMI滤波和雷电防护的电路至关重要。
本文介绍了一种应用于DC28V电源信号的EMI滤波及雷电防护电路的制作方法。
二、电路设计1.EMI滤波器设计：EMI滤波器的主要功能是抑制电源线上的电磁干扰，提高电源质量。
本设计采用共模滤波器和差模滤波器结合的方式，共模滤波器主要用于抑制共模干扰，差模滤波器主要用于抑制差模干扰。
滤波器电路由电感器和电容器的组合构成，通过合理选择电感值和电容值，实现对不同频率干扰的抑制。
2.雷电防护电路设计：雷电防护电路的主要功能是保护电子设备免受雷电过电压和过电流的影响。
本设计采用气体放电管和压敏电阻相结合的方式。
气体放电管在雷电过电压作用下能迅速击穿放电，将过电压限制在较低水平；压敏电阻在雷电过电流作用下能迅速阻断电流，防止电流过大造成设备损坏。
通过合理选择气体放电管和压敏电阻的参数，实现对雷电过电压和过电流的有效防护。
三、制作工艺1.电路板制作：选用合适的FR4或CEM-1基材，进行覆铜处理，设置合理的线宽和间距，保证电路板的电气性能和散热性能。
2.元器件焊接：采用低温焊接工艺，确保焊接质量，防止元器件因高温而损坏。
3.电路板测试：对制作完成的电路板进行电气性能测试，确保各项指标符合设计要求。
四、应用实例本制作方法已成功应用于某型号舰载电子设备的DC28V电源信号处理中，有效提高了设备的电磁兼容性和防雷能力，保证了设备的稳定运行。
五、结论本文介绍了一种应用于DC28V电源信号的EMI滤波及雷电防护电路的制作方法，包括电路设计和制作工艺两个方面的内容。
通过实际应用证明，本制作方法能有效提高设备的电磁兼容性和防雷能力，具有较高的实用价值。
未来，我们将继续优化电路设计和制作工艺，为更多领域提供优质的电源信号处理解决方案。
有刷电机emi滤波电路
有刷电机emi滤波电路有刷电机（Brushed DC Motor）是一种常见的电机类型，广泛应用于各种领域中。
然而，由于其工作原理的特性，有刷电机会产生电磁干扰（Electromagnetic Interference，简称EMI）。
为了减少这种干扰，可以采用EMI滤波电路对有刷电机进行滤波处理。
EMI滤波电路是一种用于抑制电磁干扰的电路，通过滤波器的设计和选择合适的元件，可以有效地抑制有刷电机产生的EMI干扰，保证其他电子设备的正常工作。
EMI滤波电路一般由滤波器和衰减器组成。
滤波器可以分为低通滤波器和带通滤波器两种类型。
低通滤波器主要用于抑制高频噪声，而带通滤波器则可以选择特定频率范围内的信号进行滤波。
根据实际需求，可以选择适合的滤波器类型。
在EMI滤波电路中，常用的滤波元件包括电感、电容和电阻。
电感可以通过阻碍电流变化的方式来抑制高频噪声，起到滤波的作用。
电容则可以通过储存和释放电荷的方式来滤波。
电阻则用于限制电流的流动，起到衰减的作用。
在设计EMI滤波电路时，需要考虑到有刷电机的工作电压和电流范围，并选择合适的滤波元件。
同时，还需要根据有刷电机产生的EMI干扰频谱特性，选择合适的滤波器类型和频率范围。
除了滤波电路的设计，还需要注意EMI滤波电路的布局和接地。
合理的布局可以减少电磁干扰的传播和辐射，保证滤波效果的最大化。
接地的设计也非常重要，良好的接地可以提供低阻抗路径，将干扰电流导向地，进一步减少干扰的影响。
需要注意的是，EMI滤波电路并不能完全消除所有的电磁干扰，只能将其降低到可以接受的范围。
因此，在实际应用中，还需要综合考虑其他抑制EMI干扰的方法，如屏蔽、地线设计等。
有刷电机的EMI滤波电路是一种有效抑制电磁干扰的方法。
通过合理的滤波器设计、选择合适的滤波元件和良好的布局接地，可以在保证有刷电机正常工作的同时，减少对其他电子设备的干扰。
这对于提高系统的可靠性和稳定性具有重要意义。
输入EMI滤波器电路设计规范
输入EMI滤波器电路设计规范
摘要：本文介绍了一种单相输入EMI电源滤波器电路，该电路一般作为中小功率电源的输入部分电路，以满足电源的EMC要求。
缩略词解释
EMC：ElectromagneTIc CompaTIbility，电磁兼容性
EMI：ElectromagneTIc Interference，电磁干扰
1.适用范围
该单元电路参数只要做适当调试、更改，便可用于绝大部分中小功率电源。
2.满足的技术指标（特征指标）
电源的规格为：
输入：AC 120V~290V
输出：48V/50A
输出功率：2900W
3. 详细电路图
图1 单元电路原理图
4. 工作原理简介
电源滤波器是一种由无源元件构成的低通滤波网络。
它毫无衰减地将50Hz，400Hz 的交流电源功率传输到设备上，却大大衰减通过电源线传输的EMI信号，保护设备免受其害。
同时，它又能抑制设备本身产生的EMI信号，防止它进入电网，污染电磁环境，危害其他的设备。
电源EMI滤波器是电子设备满足有关电磁兼容标准的行之有效的器件。
组成电源EMI滤波器的核心元件为：共模电感，差模电感，X和Y电容。
其中共模电感和Y电容共同构成LC两阶低通滤波器，主要用来抑制共模噪声，绕制时除了尽量减小杂散电容外，还应适当控制不平衡电感（一般为1％左右〕，虽然不平衡电感有抑制差模噪音的作用，但不平衡电感太大，容易导致共模电感出现磁芯饱和现象。
对差模噪音的抑制和。
EMI 滤 波 器 原 理 与 设 计 方 法 详 解
EMI 滤 波 器 原 理 与 设 计 方 法 详 解输入端差模电感的选择输入端差模电感的选择：：1. 差模choke 置于L 线或N 线上，同时与XCAP 共同作用F=1 / (2*π* L*C)2. 波器振荡频率要低于电源供给器的工作频率，一般要低于10kHz 。
3. L = N2AL （nH/N2）nH4. N = [L （nH ）/AL(nH/N2)]1/2匝5. AL = L （nH ）/ N2nH/N26. W =（NI ）2AL / 2000µJ输入端共模电感的选择输入端共模电感的选择：：共模电感为EMI 防制零件，主要影响Conduction 的中、低频段，设计时必须同时考虑EMI 特性及温升，以同样尺寸的Common Choke 而言，线圈数愈多(相对的线径愈细)，EMI 防制效果愈好，但温升可能较高。
传导干扰频率范围为0.15～30MHz ，电场辐射干扰频率范围为30～100MHz 。
开关电源所产生的干扰以共模干扰为主。
产生辐射干扰的主要元器件除了开关管和高频整流二极管还有脉冲变压器及滤波电感等。
注意：1. 避免电流过大而造成饱和。
2．Choke 温度系数要小，对高频阻抗要大。
3．感应电感要大，分布电容要小。
4．直流电阻要小。
B = L * I / (N * A) (B shall be less than 0.3)L = Choke inductance. I = Maximum current through choke. N = Number of turns on choke.A = Effective area of choke. (for drum core, can approximate with cross section area of center pole.)假设在50KHZ 有24DB 的衰减则，共模截止频率Fc = Fs*10Att/4 0 = 50*10-24/40=12.6KHZ 电感值L= (RL*0.707)/(∏*Fc) = (500.707)/(3.14*12.6) = 893uH使用磁芯和磁棒作滤波电感时应注意自身的阻抗，对于共模电感不能使用低阻抗的磁芯和磁棒，否则会造成炸机现象。
EMI滤波器介绍
EMI滤波器介绍EMI（Electromagnetic Interference）滤波器是一种用于抑制电磁干扰的设备，通过滤除电路中的高频干扰信号，保障电子设备的正常工作。
EMI滤波器在各种电子设备中得到广泛应用，包括电源、通信设备、自动化控制系统等。
下面将详细介绍EMI滤波器的工作原理、分类和应用场景。
被动滤波器是EMI滤波器中应用最为广泛的一种，它主要通过电感和电容来实现滤波。
电感是一种储存电能的装置，对于低频信号具有较好的传导性能，可以将其中的高频噪声滤除。
而电容则具有对高频信号有良好的传递性能，可以将所需信号传递给负载端。
通过合理的组合和调整电感和电容的数值，可以实现对不同频率干扰信号的滤除。
有源滤波器是一种基于主动元件的滤波器，主要通过运算放大器和反馈电路的组合来实现。
有源滤波器可以提供更高的滤波效果和更广泛的频率范围，因为它可以根据电路参数的变化来调整滤波器的频率响应。
有源滤波器通常用于对高精度信号的滤波，如音频和视频信号。
根据EMI滤波器的应用场景，可以将其分为电源滤波器和信号滤波器两大类。
电源滤波器主要用于电源线路中，用于滤除电源线上的高频干扰信号，避免其进入电子设备中，从而保证设备的正常工作。
电源滤波器通常由电感、电容和阻抗器组成，通过合理的排列和组合，可以对不同频率的干扰信号进行滤除。
电源滤波器的类型有很多，包括单级LC滤波器、CLC滤波器、LCπ滤波器等。
这些滤波器通常需要根据电源线的特性和所需滤波效果进行选择和设计。
信号滤波器主要用于通信设备、自动化控制系统等电子设备中，用于滤除输入输出信号中的干扰噪声，确保信号传输的可靠性和稳定性。
信号滤波器通常由电感、电容和阻抗器组成，通过调整和优化这些元件的数值和排列，可以实现对不同频率干扰信号的滤除。
信号滤波器的类型也有很多，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
根据具体的应用场景和需求，可以选择合适的滤波器来实现对信号的滤除。
开关电源EMI滤波器原理与设计研究
被动式EMI滤波器主要通过电感和电容的组合来实现干扰的吸收和抑制。而主 动式EMI滤波器则通过在信号线上加入特殊的电子器件来消除干扰。
EMI耗
额定电压是EMI滤波器的重要参数之一，它 表示滤波器可以承受的最大电压值。
插入损耗是指EMI滤波器接入电路后，对信 号传输造成的影响。插入损耗越小，说明滤 波器的性能越好。
群时延
温度系数
群时延是指滤波器对信号传输时间的影响。 群时延越小，说明滤波器的传输速度越快。
温度系数是指EMI滤波器在温度变化时，其 性能变化的程度。温度系数越小，说明滤波 器的稳定性越好。
02
开关电源EMI滤波器设计基 础
EMI滤波器电路拓扑结构
1 2
共模滤波电路
用于减小电源线上共模噪声，包括电阻、电容 和电感等元件。
抑制共模噪声
通过采用共模扼流圈等元件，可以抑制共模噪声，提高滤波 器的性能。
抑制差模噪声
采用差模扼流圈等元件，可以抑制差模噪声，提高滤波器的 性能。
EMI滤波器与整流器的配合设计
整流器与滤波器的配合设计
整流器输出的波形对EMI滤波器的性能有很大影响，因此需要合理设计整流 器与滤波器之间的电路连接方式，以减小整流器对EMI滤波器性能的影响。
2023
《开关电源emi滤波器原理 与设计研究》
目录
• 开关电源EMI滤波器概述 • 开关电源EMI滤波器设计基础 • 开关电源EMI滤波器优化设计 • 开关电源EMI滤波器性能评估 • 开关电源EMI滤波器设计实例 • 结论与展望
01
开关电源EMI滤波器概述
EMI滤波器的定义和作用
EMI滤波器定义
整流器与滤波器的参数匹配
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EMI滤波器电路原理及设计
引言
开关电源以其体积小、重量轻、效率高等优点被广泛应用于电力电子设备系统中，但是开关电源易受到电磁干扰，产生误动作，且本身的高频信号也会引起大量的噪声，会污染电网环境，干扰同一电网其他电子设备的正常工作。
这样就对EMC提出了更高的要求指标。
分类：
开关电源中的电磁干扰（EMI）主要有传导干扰和辐射干扰。
通过正确的屏蔽和接地系统设计可以得到有效的控制，对于传导干扰来说，加装EMI滤波器，是一种比较经济有效的措施，辐射干扰的抑制可以通过加装变压器屏蔽铜片。
EMI滤波器介绍
开关电源与交流电网相连，尽管开关电源是一个单端口网络，但具有相线（L），零线（N），地线（E）的开关电源实际上形成了两个AC端口，所以噪声源在实际分析中可以将其分解为共模和差模噪声源。
火线（L）与零线（N）之间的干扰叫做差模干扰（属于对称性干扰），火线（L）与地线（E）之间的干扰叫做共模干扰（非对称性干扰）。
在一般情况下，差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小；共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。
开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。
1.开关电源的EMI干扰源
开关电源的EMI干扰源集中体现在功率开关管、整流二极管、高频变压器等，外部环境对开关电源的干扰主要来自电网的抖动、雷击、外界辐射等。
（1）功率开关管
功率开关管工作在On-O ff快速循环转换的状态，dv/dt和di/dt都在急剧变换，因此，功率开关管既是电场耦合的主要干扰源，也是磁场耦合的主要干扰源。
（2）高频变压器
高频变压器的EMI来源集中体现在漏感对应的di/dt快速循环变换，因此高频变压器是磁场耦合的重要干扰源。
（3）整流二极管
整流二极管的EMI来源集中体现在反向恢复特性上，反向恢复电流的断续点会在电感（引线电感、杂散电感等）产生高dv/dt，从而导致强电磁干扰。
（4）PCB
准确的说，PCB是上述干扰源的耦合通道，PCB的优劣，直接对应着对上述EMI源抑制的好坏。
2.开关电源EMI传输通道分类
（一）。
传导干扰的传输通道
（1）容性耦合
（2）感性耦合
（3）电阻耦合
a.公共电源内阻产生的电阻传导耦合
b.公共地线阻抗产生的电阻传导耦合
c.公共线路阻抗产生的电阻传导耦合
（二）。
辐射干扰的传输通道
（1）在开关电源中，能构成辐射干扰源的元器件和导线均可以被假设为天线，从而利用电偶极子和磁偶极子理论进行分析；二极管、电容、功率开关管可以假设为电偶极子，电感线圈可以假设为磁偶极子；
（2）没有屏蔽体时，电偶极子、磁偶极子，产生的电磁波传输通道为空气（可以假设为自由空间）；
（3）有屏蔽体时，考虑屏蔽体的缝隙和孔洞，按照泄漏场的数学模型进行分析处理。
3.开关电源EMI抑制的9大措施
在开关电源中，电压和电流的突变，即高dv/dt和di/dt，是其EMI产生的主要原因。
实现开关电源的EMC设计技术措施主要基于以下两点：
（1）尽量减小电源本身所产生的干扰源，利用抑制干扰的方法或产生干扰较小的元器件和电路，并进行合理布局；
（2）通过接地、滤波、屏蔽等技术抑制电源的EMI以及提高电源的EMS。
分开来讲，9大措施分别是：
（1）减小dv/dt和di/dt（降低其峰值、减缓其斜率）
（2）压敏电阻的合理应用，以降低浪涌电压
（3）阻尼网络抑制过冲
（4）采用软恢复特性的二极管，以降低高频段EMI
（5）有源功率因数校正，以及其他谐波校正技术
（6）采用合理设计的电源线滤波器
（7）合理的接地处理
（8）有效的屏蔽措施
（9）合理的PCB设计
4.高频变压器漏感的控制
高频变压器的漏感是功率开关管关断尖峰电压产生的重要原因之一，因此，控制漏感成为解决高频变压器带来的EMI首要面对的问题。
减小高频变压器漏感两个切入点：电气设计、工艺设计！
（1）选择合适磁芯，降低漏感。
漏感与原边匝数平方成正比，减小匝数会显著降低漏感。
（漏感就是将所有次级绕组和所有辅助绕组短路，测的得原边电感值。
）（2）减小绕组间的绝缘层。
现在有一种称之为“黄金薄膜”的绝缘层，厚度20～100um，脉冲击穿电压可达几千伏。
（3）增加绕组间耦合度，减小漏感。
（层叠绕制、混合绕制这个问题可以询问变压器制造商）
5.高频变压器的屏蔽
为防止高频变压器的漏磁对周围电路产生干扰，可采用屏蔽带来屏蔽高频变压器的漏磁场。
屏蔽带一般由铜箔制作，绕在变压器外部一周，并进行接地，屏蔽带相对于漏磁场来说是一个短路环，从而抑制漏磁场更大范围的泄漏。
高频变压器，磁心之间和绕组之间会发生相对位移，从而导致高频变压器在工作中产生噪声（啸叫、振动）。
为防止该噪声，需要对变压器采取加固措施：
（1）用环氧树脂将磁心（例如EE 、EI 磁心）的三个接触面进行粘接，抑制相对位移的产生；
（2）用“玻璃珠”（Glass beads ）胶合剂粘结磁心，效果更好。
EMI 滤波器对于干扰噪声的抑制能力用插入损耗IL(Insertion Loss)来衡量。
定义：没有滤波器接入时，从噪声源传输到负载的功率P1和接入滤波器后，噪声源传输到负载的功率P2之比，用dB （分贝）表示。
常见的EMI 电路结构
L1
L1
L2
L2
CX1
CX2
CY1
CY2
CX3
AC_L
AC_N
R
图 1
L1
CX1
CX2
AC_L
AC_N
R
电容、电感的选取原则
一般的EMI 滤波器中有两组电容，即跨接在电源线之间起差模抑制作用的X 电容和接在电源线和地之间起共模抑制作用的Y 电容。
对于X 电容其额定电压应和电网电压相当，其容量可以选的大一些，典型值~1uF 。
对于Y 电容取值允许的情况下越大越好，但如果Y 电容时效会导致人员电击，所以对其最大漏电电流Ig 有限制，Ig 的大小由产品规定，一般为~8mA 。
Y 电容的最大容量可用公式计算(Nf)
Um 电网电压 V Fm 电网频率 Hz Ig 漏电电流 Ma
L 1L 1
CX1CX2
CY1
CY2
A C_L
A C_N
另外，为了获得较好的高频特性、降低高频等效串联电阻和等效串联电感，X 电容和Y 电容通常都是通过几个较小的电容并联来满足其容量要求。
对于滤波器中的共模或差模扼流圈一般情况下要自己动手设计。
电感的取值和材料的选取原则：1、磁芯材料的频率范围要宽，要保证最高频率在1GHz ，即在很宽的频率范围内有比较稳定的磁导率。
2、磁导率高，但实际中很难满足这一要求，所以。
磁导率往往分段考虑。
磁芯材料一般为铁氧体。
共模的在~5mH,差模的在10~50uH 。
设计实例一
电源系统频率在50kHz ，要求宽电压输入85V~265V ，其在截至频率时衰减到= 求算电感的值：
-24=40lg （Fc/Fosc ） 计算Fc=
()
mH mH F C L C 6.1556.121
2
≈=⨯⨯=
π mm I
D R 3.04
13.1≅⨯= 取漆包线的电流
密度4~6A /mm2
取I R =
(min)
(max )
2Vin PF Po ⨯⨯η=395mA
使用0.3mm 的线绕满工字形电感，容量>。