EMI 滤波器软件自动化设计
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 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。
EMl 滤波器的设计原理
输出
L l0~33mH C2 0.0l ! F 630 V (d)
C3 0 . l !F 630V C4 0 . l !F 630V
输出
大地
lMHZ~30MHZ 的 噪 声 电 压 衰 减 65dB 。 计 算 EMI 滤 波 器 对 地 漏 电 流 的 公 式 为 : （3） I LD = 2 " f CV C 式中， I LD 为 漏 电 流 ， f 是电网频率。以图 l 为 例， f = 50 HZ ， C = C 3 + C 4 = 4400 pF ， V C 是 C3、 C4
面还能避免本身设备向外部发 出噪声干扰，以免影响同一电 磁环境下其他电子设备的正常 工作。此外， 电磁干扰滤波器应 对串模、共模干扰都起到抑制 作用。
输入
"1 8 m~ #1 0.1 ! F
输入
#3 #2 0.1 ! F 2200pF #4 2200pF
"2 8 m~ #5 0.1 ! F
输出
1.2 基 本 电 路 及 典 型 应 用
2 沙占友.电源噪声滤波器应用.自动化仪表， 1991 ; ( 9 ) 3 林 先 放.开 关 电 源 的 抗 干 扰 问 题.电 源 技 术 应 用 ， 2000 ;( 8 )
（收稿日期： 2001 - 01 - 20 ）
!"#Байду номын сангаас测 量 插 入 损 耗 的 方 法
48
《电子技术应用》2001 年第 5 期
电磁干扰滤波器的基本电 路如图 1 所示。该五端器件有 两个输入端、两个输出端和一
输出
图 2
两 级 复 合 式 EMI 滤 波 器 电 路
46
《电子技术应用》2001 年第 5 期
EMI电源滤波器插入损耗分析及仿真
上述公式中的参数均为等效的集总参数。
根 据 式（４）， 电 容 器 的 宽 频 带 、阻 抗 特 性 如 图 ６ 所 示 ：
由图 ６ 可看出实际电容器的阻抗特性具有以下特点：
ＺＣ Ｒｐ ＋Ｒｓ ≈Ｒｐ
ωＬＰ 容抗特性 感抗特性
－ １ ωＣ
Ｒｓ
图 ６ 实际电容器宽带特性阻抗
●在频率非常低时， 电容器表现出电阻特性， 其数值主
０ 引言
随着现代科学技术的高速发展， 通信系统内的电子设备 密 度 急 剧 增 加 ， 电 子 设 备 之 间 的 电 磁 干 扰（ ＥＭＩ） 已 成 为 严 重 的危害， 它不仅会影响系统中各类电子设备的正常工作， 而 且 会 造 成 电 台 通 讯 距 离 缩 短 、噪 声 增 大 、产 生 误 码 等 后 果 ， 严重时将导致各通信信道完全阻塞， 从而致使整个通信系 统 瘫 痪 ， 因 此 ， 解 决 ＥＭＩ 日 益 为 人 们 所 重 视 。 ＥＭＩ 电 源 滤 波 器是抑制传导干扰的最有力手段， 我们的仿真软件通过高 效 、准 确 的 仿 真 能 够 给 ＥＭＩ 电 源 滤 波 器 的 设 计 提 供 帮 助 。
摘 要： 详 细 论 述 了 ＥＭＩ 电 源 滤 波 器 插 入 损 耗 的 定 义， 以 及 在 理 想 特 性 和 实 际 特 征 条 件 下 的 区 别 ； 介 绍 了 ＥＭＩ
电源滤波器插入损耗仿真软件的主要功能， 给出了实际算例， 并通过和实测数据的比较， 证实了仿真结果具
有较高的精度。
关键词： ＥＭＩ 电 源 滤 波 器 ； 插 入 损 耗 ； 仿 真 软 件
１ 插入损耗定义
插 入 损 耗 ＩＬ（ Ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ Ｌｏｓｓ） 用 以 描 述 ＥＭＩ 滤 波 器 对 干 扰噪声的抑制能力， 其定义为： 没有滤波器接入时， 从噪声 源传输到负载的功率和接入滤波器后， 从噪声源传输到负 载 的 功 率 之 比 ， 用 ｄＢ（ 分 贝） 表 示 ， 滤 波 器 接 入 前 后 的 电 路 如 下所示：
EMI滤波器设计方法
电源EMI滤波器的设计方法1. 确定fcn的一般方法扼流圈截止频率fcn要根据电磁兼容性设计要求确定。
对于骚扰源,要求将骚扰电平降低到规定的范围；对于接收器，其接收品质体现在对噪声容限的要求上。
对于一阶低通滤波器截止频率可按下式确定：骚扰源：fcn＝kT×(系统中最低骚扰频率)；接收机：fcn＝kR×(电磁环境中最低骚扰频率)。
式中，kT、kR根据电磁兼容性要求确定，一般情况下取1/3或1/5。
例如：电源噪声扼流圈或电源输出滤波器截止频率取fcn＝20～30kHz(当开关电源频率f=100kHz时)；信号噪声扼流圈截止频率取fcn＝10～30MHz(对传输速率为100Mbps的信息技术设备)。
此外，对于输入电流有特殊波形的设备，例如接有直接整流－电容滤波的电源输入电路(未作功率因数校正(PFC)的开关电源和电子镇流器之类电器通常如此)，要滤除2～40次电流谐波传导干扰，噪声扼流圈截止频率fcn可能取得更低一些。
例如，美国联邦通信委员会(FCC)规定电磁干扰起始频率为300kHz；国际无线电干扰特别委员会(CISPR)规定为150kHz；美国军标规定为10kHz。
2. 噪声滤波器电路当扼流圈插入电路后，其提供的噪声抑制效果，不但取决于扼流圈阻抗ZF大小，也与扼流圈所在电路前后阻抗(即源阻抗和负载阻抗)有关。
网络分析指出：在工作频率范围内，传输线输入输出阻抗匹配，可以最大限度传输信号功率；对于噪声，我们自然会想到插入噪声滤波器，使其输入输出阻抗在噪声频率范围内失配，以最大限度抑制噪声。
因此，噪声滤波器结构和构成元件的选择要由噪声滤波器所在电路的源阻抗和负载阻抗而定。
从这个意义上说抗EMI滤波器实际上是噪声失配滤波器。
这里，我们特别提出噪声失配概念有利于对噪声与噪声滤波器相互作用的分析(见后面应用原理部分)。
噪声滤波器电路通常采用π形、T形、L形电路结构及他们的组合等，作成低通滤波器，基本电路结构形式如图1所示。
EMI(1级2级)滤波器设计方法
电压法：双LISN法，差共摸分离器 80dB
差模噪声
共模噪声
7
确定所需的插入损耗
原始差模噪声
105 100
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
DM limitpk
80
60
40 20 20 5 110 150 10 3 1106 1107 1108 100 10 6 80 60 80
滤波器所需的差模插入损耗
f1 f2
4) 一阶差模EMI滤波器的转折频率 fcdm为：
Vdmreq 60
-60dB/Dec 150kHz fcdm
所需要的IL(或) 所需要的IL
200
f cdm 10
fTdm 4.74kHz
100
0
5) 由fcdm选取Cx1, Cx2及 Ldm :
100 1 ´10
3
100 200
电应力
效率/功率密度
温升规范
EMI规范
3
二、EMI滤波器理想参数设计
4
滤波器插入损耗IL的定义
在滤波器的设计中，通常用插入损耗来反映使用该滤波 器和未使用前信号功率的损失和衰减程度。插入损耗越大， 表示衰减越多，滤波器的效果越好。
50
+
50 v
50
+
50 滤波器 v
v1
-
v2
-
插入损耗：
0
100 200
100
1 ´10
3
1 ´10
4
1 ´10
5
1 ´10
6
1 ´10
7
1 ´10
8
ff
VdmIL 90.149dB @ f 150kHz
开关电源EMI滤波器原理与设计
02
EMI滤波器的工作原 理
EMI滤波器的电路组成
EMI滤波器通常由电感、电容和电阻等元件组成，根据需要还可以加入铁氧体磁 珠、二极管等其他元件。其中，电感和电容的作用是阻止特定频率的电磁波通过 ，而电阻则可以吸收电磁波的能量。
EMI滤波器的电路设计需要根据开关电源的工作频率、电磁干扰的频率和幅度、 以及所需的滤波效果等因素来确定元件的参数和电路结构。
利用仿真软件对所设计 的滤波器电路进行仿真 验证，确保其性能指标 符合要求。
将所设计的滤波器电路 制作成样品，并进行测 试，确保其实际性能符 合设计要求。
参数选择与Leabharlann 算确定插入损耗插入损耗是指滤波器插入前后信 号电平的差值，是衡量滤波器性 能的重要指标之一。插入损耗的 计算方法包括频域法和时域法等
EMI滤波器的频带宽度表示其 能够抑制的电磁波频率范围。 频带越窄，表示滤波器对电磁 波的抑制效果越集中；频带越 宽，表示滤波器对电磁波的抑 制效果越广泛。
EMI滤波器的耐压等级表示其 能够承受的最大电压。在选择 滤波器时，需要根据开关电源 的最大输出电压来确定耐压等 级。
03
EMI滤波器的设计方 法
方法
根据电源的特性，选择合 适的EMI滤波器器件，包 括电容器、电感器、二极 管等，进行电路设计。
结果
通过优化设计，有效地降 低了电源的电磁干扰，提 高了电源的稳定性和可靠 性。
案例二
1 2 3
背景
某复杂电路板在运行过程中出现了信号失真和噪 声干扰问题，需要进行EMI滤波器优化设计。
方法
对电路板进行电磁兼容性分析，找出电磁干扰的 主要来源，选择合适的EMI滤波器器件和电路拓 扑结构，进行优化设计。
VS
EMI滤波器的设计原理及参数计算方法
EMI滤波器的设计原理随着电子设备、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日益严重并形成一种公害。
特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高(几百伏至几千伏)、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防，这已引起国内外电子界的高度重视。
电磁干扰滤波器(EMI Filter)是近年来被推广应用的一种新型组合器件。
它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性，可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。
1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用1.11 构造原理电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为10kHz~30MHz，最高可达150MHz。
根据传播方向的不同，电源噪声可分为两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。
这表明噪声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰的对象，又是一个噪声源。
若从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。
串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声，共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。
因此，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性(EMC)的要求，也必须是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。
此外，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。
1.2 基本电路及典型应用电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。
该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端，使用时外壳应接通大地。
电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。
Ｌ对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，故称作共模扼流圈。
它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上，当有电流通过时，两个线圈上的磁场就会互相加强。
电磁兼容(EMC)整改-电磁干扰(EMI)整改经验总结
1、整改阶段，此阶段是产品EMC设计的初步阶段,及在产品第一论开始设计时，并没有考虑EMC方面的问题，等到产品功能调试完成，样子出来后进行EM C测试时，才发现EMC 问题的存在，于是通过采用各种临时措施使产品通过EMC测试。
用这种方法即使使产品最终达到标准规定的EMC要求，常常也会因要进行较大的改动，导致较高的成本。
如果是因为屏蔽问题往往会涉及结构模具改动，如果因为接口滤波问题就会对产品原理图进行改动，同时导致PCB的重新设计，还有可能会因为系统接地问题，那就会对整个产品系统重新做调整，重新设计。
深圳有一家著名的仪器企业某款产品由于电磁兼容问题整改导致产品延迟海外上市一年，同时研发费用增加五十万元人民币！这种通过研发后期测试发现问题然后再对产品进行的测试修补的方法，往往会导致企业产品不能及时取得认证而上市。
它是目前很多走向国际市场公司研发部门所面临的困惑。
整改的概念与企业产品开发流程也不符合。
2、技术设计阶段。
这个阶段，企业一般已经有了一定EMC的技术，并有时还会有专职的EMC工程师负责EMC工作，与其它开发人员一起在产品功能设计的同时，考虑EMC问题，如产品设计时会考虑滤波，屏蔽，接地等。
企业的产品工程师还会通过短期的培训以掌握EMC设计的基本方法，甚至有些企业会将EM C设计与产品开发的流程结合在一起。
能从设计流程的早期阶段就导入一定的EMC设计策略,从产品设计源头考虑EMC问题，这于整改阶段使用后期整改的方法来解决产品所有的EMC问题已经有了很大的进步，不但减少许多不必要的人力及研发成本，缩短产品上市周期。
但是，处于这个阶段的EM C设计方法，也有很多局限性，具体表现在：a. 参与EMC设计人员掌握了一些EMC设计原理和理论知识，如，他们懂得如何设计滤波器、如何设计屏蔽，如何进行PCB布线布线，如何防止串扰等等，但是他们往往缺乏结合产品系统的特点，从产品系统结构构架上来考虑EMC问题。
b. 设计过程中没有引入风险的意思，也没有风险评估手段，因此不能预测后期会产生后果，并有量的把握。
开关电源emi滤波器原理与设计
1. 传导发射测试：测量开关电源EMI滤波器在电源线上 的传导发射电平。
3. 插入损耗测试：测量滤波器插入前后信号的衰减量， 反映滤波器的抑制能力。
测试结果分析与改进建议
结果分析
根据测试数据，分析开关电源EMI滤波器的性能，包括传导发射、辐射发射和 插入损耗等指标。
改进建议
根据分析结果，提出针对性的改进措施和建议，如优化滤波器电路设计、改进 元件参数等，以提高滤波器的性能。
05
开关电源EMI滤波器应用案例 分析
应用场景与案例选择
应用场景
开关电源广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、家电等。在这些设 备中，EMI（电磁干扰）问题常常成为影响设备性能和稳定性的重要因素。
案例选择
为了更好地说明开关电源EMI滤波器的应用，本文选择了两个具有代表性的案例 进行分析，分别是计算机电源供应系统（PSU）和电动汽车充电桩。
03
开关电源EMI滤波器元件选择 与布局
元件选择的原则与技巧
元件选择的原则 选择低ESR（等效串联电阻）电容 选择低DCR（直流电阻）电感
元件选择的原则与技巧
选择低电阻、低电感的PCB（印刷电路板） 元件选择的技巧
根据EMI滤波器的性能要求，选择适当的元件值和类型
元件选择的原则与技巧
考虑元件的可靠性、耐温性能和寿命
考虑元件的成本和可获得性
元件布局的要点与注意事项
元件布局的要点 合理安排输入和输出线，避免平行布线
尽量减小电感器和电容器的距离
元件布局的要点与注意事项
输入和输出线应远离 PCB边缘
避免在PCB上形成大 的环路
元件布局的注意事项
元件布局的要点与注意事项
避免使用过长的元件引脚
EMI电源滤波器的原理与分析
IL二 1019(pt ) 用2
其中: IL为插入损耗, P ,和P Z为
流圈L 是一个双重缠绕的环形电感 , 其磁芯一般采用低损耗 高导磁率 频率特性好的铁氧体材料 共模扼流 圈对差模干扰不起作用 共模干扰
接入滤波器前后从噪声源传输到负载
的功率 若负载阻抗在接入滤波器前后始
终不变 , 则
p l二 1 2 U 21
sour e t Pes a nd r ason s,est blshes a t Pi c y e a i y ealm od elof E M Ifit r , a nd t n ana l le s he yzes t e h
d e s ig n m e e h a n i m o f fil r a n d strue tu r P a ra m e te r s e le e tio n P r b le m . O n th i b a s is , th e s te e s o s in s 6 r io n !0 5 5 O f E M I fil r 15 S im u ls t6 d s n d s n a liz e d . t te K e y w o 闭 s : E l e tr m a g n e tie in te r e r n e e e o f e F il r te In s e r io n L o s s t
干扰和 差模干扰来表示 , 由于共模和
3 .2 插入损耗仿真及测试
软件仿真的目的是得出E M I 电 源滤波器的频率特性 , 验证 电路参 数能否使滤波器达到预期的效果
但是 由于电感和电容高频分步参数的 不确定性 用于制作共模扼流 圈的软 受力
差模两种传导噪声的来源不同, 传导
emi滤波器原理
emi滤波器原理EMI滤波器原理。
EMI滤波器是一种用于抑制电磁干扰（EMI）的电子器件，它在电子设备中起着重要的作用。
在现代电子设备中，由于电路复杂性增加和电磁环境恶化，电磁兼容性（EMC）问题日益凸显，因此EMI滤波器的应用变得越来越重要。
本文将介绍EMI滤波器的原理及其在电子设备中的应用。
首先，我们来了解一下EMI滤波器的工作原理。
EMI滤波器主要通过电容、电感和阻抗来实现对电磁干扰的抑制。
在电路中，电容和电感分别具有对高频和低频信号的阻抗特性，因此可以通过合理的电路设计来实现对特定频率范围内的电磁干扰的滤波作用。
此外，EMI滤波器还可以通过在电路中引入阻抗来吸收和衰减电磁干扰信号，从而保护电子设备的正常工作。
在实际的电子设备中，EMI滤波器通常被应用在电源输入端和信号输入端。
在电源输入端，EMI滤波器可以有效地滤除来自电源线路的高频电磁干扰，保证电子设备的稳定工作；在信号输入端，EMI滤波器可以滤除来自外部信号线路的干扰，保证信号的准确传输和处理。
此外，对于一些对电磁兼容性要求较高的电子设备，还可以在输出端引入EMI滤波器，以进一步提高设备的抗干扰能力。
除了在电源和信号输入端的应用外，EMI滤波器还可以根据具体的电磁环境和设备要求，进行定制化的设计和应用。
例如，在一些对电磁兼容性要求非常严格的设备中，可能需要采用多级、多通道的EMI滤波器来实现更高级别的电磁干扰抑制；而在一些对EMI滤波器体积和成本要求较高的设备中，可能需要采用集成化、小型化的EMI滤波器来实现更紧凑的电路设计。
总的来说，EMI滤波器作为一种重要的电子器件，在现代电子设备中发挥着重要的作用。
通过对电磁干扰的抑制，EMI滤波器可以保证电子设备的正常工作，同时也可以提高设备的电磁兼容性，满足相关的法规标准和用户要求。
因此，在电子设备设计和应用中，合理选择和应用EMI滤波器是非常重要的，它不仅关系到设备的性能和可靠性，也关系到设备的市场竞争力和用户满意度。
EMI滤波器
EMI滤波器标准的EMI滤波器通常由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路，其作用是允许设备正常工作时的频率信号进入设备，而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。
电源线是干扰传入设备和传出设备的主要途径，通过电源线，电网的干扰可以传入设备，干扰设备的正常工作，同样设备产生的干扰也可能通过电源线传到电网上，干扰其他设备的正常工作。
必须在设备的电源进线处加入EMI滤波器。
一般来说，就是工频50/60Hz或者中频400HzEMI滤波器的作用，主要体现在以下两个方面：复合滤波器2.1、抑制高频干扰抑制交流电网中的高频干扰对设备的影响；2.2、抑制设备干扰抑制设备（尤其是高频开关电源）对交流电网的干扰。
EMI滤波器是一种由电感和电容组成的低通滤波器，它能让低频的有用信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用。
技术指标任何一种产品都有它特定的性能指标，或者是客户所期望的，或者是某些标准所规定的。
EMI滤波器最重要的技术指标是对干扰的抑制能力，常常用所谓的插入损耗（Insertion Loss）来表示，它的定义是：没有接入滤波器时从干扰源传输到负载的功率P1和接入滤波器后从干扰源传输到负载的功率P2之比，用分贝（dB）表示。
性能指标EMI滤波器的插入损耗与滤波网络的网络参量以及源端和负载端的阻抗有关。
为避免滤除有用信号, 插损指标须谨慎提出。
不论是军用还是民用EMC标准, 对设备或分系统的电源线传导干扰电平都有明确的规定, 预估或测试获得的EMI传导干扰电平和标准传导干扰电平之间的差值即所需的EMI滤波器的最小插损。
然而, 对不同的单台设备都进行EMC 测试, 而后分析其传导干扰特性, 设计合乎要求的滤波器, 这在实际工程中显然是不可能的。
事实上, 国家标准中规定了电源滤波器插入损耗的测试方法。
在标准测试条件下,一般军用电源滤波器应满足10kHz～30MHz 范围内插入损耗30～60dB。
工程设计人员只需要根据实际情况选择合适的滤波器。
EMI滤波器的设计原理
EMI滤波器的设计原理1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用1.1 构造原理1.2 基本电路及其典型应用电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。
电磁干扰的屏蔽方法EMC问题常常是制约中国电子产品出口的一个原因，本文主要论述EMI的来源及一些非常具体的抑制方法。
电磁兼容性(EMC)是指“一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰(IEEE C63.12-1987)。
”对于无线收发设备来说，采用非连续频谱可部分实现EMC性能，但是很多有关的例子也表明EMC并不总是能够做到。
例如在笔记本电脑和测试设备之间、打印机和台式电脑之间以及蜂窝电话和医疗仪器之间等都具有高频干扰，我们把这种干扰称为电磁干扰(EMI)。
EMC问题来源所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，有时变化速率还相当快，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。
EMI有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。
信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源 .... .、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。
很多EMI抑制都采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现，大多数时候下面这些简单原则可以有助于实现EMI屏蔽：从源头处降低干扰；通过屏蔽、过滤或接地将干扰产生电路隔离以及增强敏感电路的抗干扰能力等。
EMI抑制性、隔离性和低敏感性应该作为所有电路设计人员的目标，这些性能在设计阶段的早期就应完成。
对设计工程师而言，采用屏蔽材料是一种有效降低EMI的方法。
如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用，从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层(如导电漆及锌线喷涂等)。
无论是金属还是涂有导电层的塑料，一旦设计人员确定作为外壳材料之后，就可着手开始选择衬垫。
金属屏蔽效率可用屏蔽效率(SE)对屏蔽罩的适用性进行评估，其单位是分贝，计算公式为SE dB=A+R+B其中A：吸收损耗(dB) R：反射损耗(dB) B：校正因子(dB)(适用于薄屏蔽罩内存在多个反射的情况)一个简单的屏蔽罩会使所产生的电磁场强度降至最初的十分之一，即SE等于20dB；而有些场合可能会要求将场强降至为最初的十万分之一，即SE 要等于100dB。
滤波器辅助设计软件FilterWizPro的使用
滤波器设计与仿真（Filter Wiz Pro的使用）【设计任务】设计一个二阶低通滤波器，截止频率为fo=1kHz~20kHz。
【设计步骤】启动Filter Wiz Pro 3.0，程序界面如图1所示：图1 Filter Wiz Pro 3.0的程序界面单击标有“LP”的按钮，打开设计窗口如图1所示。
图2 滤波器设计窗口在左侧窗口指定参数，如图3示：图3 设定参数（在上面的指定中，Apb，Asb，fpb都是按照惯例选定的，调整fsb的数值可以得到不同的阶数和Q数值。
）(参数还看不懂，请参看相关模电书籍)单击“Calculate”按钮，计算结果将显示在右侧窗口中，如图4所示。
从图4中可以看到不同的近似函数的不同性能。
其中Butterworth型的图4 计算结果显示单击“Next”按钮，进入“View frequency and time responses, select Approximation”环节，如图5所示。
图5 查看频率和时间响应，选择近似方式图5显示了不同的近似方式的幅频响应曲线。
选择近似方式为Butterworth。
单击“Next”按钮，进入“Select circuit schematic for each stage”，如图6所示。
图6 选择电路原理图单击按钮可以查看和选择不同原理图如图6所示。
图7 选定电路图单击“Select”按钮，然后单击“Next”按钮，进入“Calculate component values”环节，在这一环节里，设计者可以选择不同的电阻精度、电容大小等。
不作修改，直接用默认的设置，单击“Next”按钮。
图9 最终结果图9显示了电路最终可以实现的滤波器响应曲线。
第二部分滤波器仿真在protesus中搭好电路图，增加信号源sine，即R2(1)；和增加电压探针C1(1)在graph mode中选择frequency response模块双击frequency response模块，设置仿真参数在菜单中选择graph/add trace，设置probe P1为C1(1)继续在菜单中选择graph/add trace，设置probe P2为phase在菜单中选择graph/simulate graph，仿真运行滤波器基本概念滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。
开关电源输入EMI滤波器设计与仿真(完整版)实用资料
开关电源输入EMI滤波器设计与仿真（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）开关电源输入EMI滤波器设计与仿真曹丽萍张勋陈晨刘韬摘要：开关电源中常用EMI滤波器抑制共模干扰和差模干扰。
三端电容器在抑制开关电源高频干扰方面有良好性能。
文中在开关电源一般性能EMI滤波器电路结构基础上，给出了使用三端电容器抑制高频噪声的滤波器结构。
并使用PSpice软件对插入损耗进行仿真，给出了仿真结果。
关键词：开关电源；EMI滤波器；三端电容器；插入损耗1、开关电源特点及噪声产生原因随着电子技术的高速发展，电子设备种类日益增多，而任何电子设备都离不开稳定可靠的电源，因此对电源的要求也越来越高。
开关电源以其高效率、低发热量、稳定性好、体积小、重量轻、利于环境保护等优点，近年来取得快速发展，应用领域不断扩大。
开关电源工作在高频开关状态，本身就会对供电设备产生干扰，危害其正常工作；而外部干扰同样会影响其正常工作。
开关电源干扰主要来源于工频电流的整流波形和开关操作波形。
这些波形的电流泄漏到输入部位就成为传导噪声和辐射噪声，泄漏到输出部位就形成了波纹问题。
考虑到电磁兼容性的有关要求，应采用EMI电源滤波器来抑制开关电源上的干扰。
文中主要研究的是开关电源输入端的EMI滤波器。
2、EMI滤波器的结构开关电源输入端采用的EMI滤波器是一种双向滤波器，是由电容和电感构成的低通滤波器，既能抑制从交流电源线上引入的外部电磁干扰，还可以避免本身设备向外部发出噪声干扰。
开关电源的干扰分为差模干扰和共模干扰，在线路中的传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。
差模干扰是火线与零线之间产生的干扰，共模干扰是火线或零线与地线之间产生的干扰。
抑制差模干扰信号和共模干扰信号普遍有效的方法就是在开关电源输入电路中加装电磁干扰滤波器。
EMI滤波器的电路结构包括共模扼流圈(共模电感)L，差模电容Cx和共模电容Cy。
共模扼流圈是在一个磁环(闭磁路)的上下两个半环上，分别绕制相同匝数但绕向相反的线圈。
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电磁环境专题EMI滤波器软件自动化设计陈 捷1区健昌2（1．成都必控电磁技术研究所 2．北京理工大学）摘要 EMI滤波器应用极为广泛，而如何设计和选用EMI滤波器是一个十分复杂的课题，本文作者所设计的EMI滤波器软件，在10kHz-30MHz频域,可给予滤波器工程师在设计和生产实践中提供指导依据，因而具有很大的工程应用价值。
关键词：EMI滤波器；插入损耗；软件设计The CAD of EMI FilterChen jie1Ou jianchang2(1.BIKON institute of EM technology 2.Beijian institute of technology)Abstract EMI filter can be used abroad, and how to choose and design the filter is a complex problem. The EMI filter designed by the author of this paper, in the 10kHz-30MHz will gives the guidance for the filter engineers while designing and producing the filters. So it takes on a great meaningof engineering application.Key Words：EMI Filter；Insertion Loss；Software Design1引言随着设备系统集成度和工作频率的不断提高，电磁干扰的抑制是保证设备和系统正常工作的先决条件。
EMI滤波器可有效抑制来自电网的传导干扰并防止设备内部对外界产生有害的电磁骚扰，应用于航天、通讯、军事等社会生产生活中的方方面面。
国内外有不少生产EMI滤波器的厂家，比较著名的有瑞士Schaffner、德国EPCOS和美国corcom等。
而工程师在实际使用EMI滤波器的过程中，会遇到种种十分棘手的问题，如果选用市面现有的EMI滤波器，其插入损耗性能大都在50Ω条件下测量的,未必能满足用户在具体过程中所遇到的实际问题，而如果根据需要自行制作滤波器，由于缺少必要的理论指导和设计工具，往往是依靠工程师个人经验来进行，不仅耗时耗力，所制造的滤波器的实际性能也往往不尽如人意。
本文作者所设计的一款EMI 滤波器设计软件，算法根据实际滤波器的使用情况得出，并充分考虑了工程师在设计滤波器时遇到的各种问题，可为一线工程师根据需要，为量身定做滤波器提供有效指导，也可为EMI滤波器生产厂家提供计算机辅助设计（CAD）。
2软件设计与实现本软件是在.NET框架下应用C＃语言设计，软件具备如下特点：（1）算法结构设计是以成熟稳定的实际滤波器为模型，符合客观实际。
（2）计算结果准确，软件计算结果与实际情况的最大误差可控制在5％左右。
（3）功能丰富，既可根据超标频率点和所需插入损耗值计算滤波器参数，也可根据所输入参数绘制插入损耗曲线。
（4）涵盖种类齐全，即可设计一般性能滤波器又可设计高性能滤波器。
（5）软件采用模块化设计，结构灵活，体系清晰，可根据工程师具体需要做任意改动和连接。
（6）操作简单，界面整洁，使用十分方便。
本款软件体系架构如图1所示。
软件主要界面如图2、图3、图4所示。
软件的数学模型为标准滤波器结构，如图5、图6所示。
电磁环境专题图2 设计软件主界面图3 插入损耗曲线绘制界面图4 滤波器参数求解结果界面图5 一阶滤波器电路结构图6 二阶滤波器电路结构滤波器插入损耗计算公式为：IL’=IL-20lg M(w)其中：IL为滤波器插入损耗理论计算公式，根据电路A参数可以计算得出。
式中Rs为源端阻抗，R L为负载端阻抗。
M(w)为切比雪夫修正系数，由于在高频时，因理论模型没有考虑分布参数和磁导率频响等因素，所以与实际电路的插入损耗有较大差别，因此必须进行修正。
同理：其差模插入损耗公式[6]为：22212211110log{[(1)(1)]211[()]}20lg()22L e y s e xe s L x y e y x s LIL R L C R L CL R R C C L C C R Rωωωωω=−+−+++−−+其中eL为由于共模电感两个绕组不平衡所造成的剩余差模电感，一般取值为L/100。
3软件计算结果验证3.1滤波器参数求解结果验证作者输入Schaffner公司FN332和FN2350的插入损耗值，将软件计算结果与该产品厂家提供的参数进行对比，在这里假设共模电容为一确定值，并假设二阶高性能滤波器的两个共模电感和三个差模电容大小相同。
实际参数软件计算参数相对误差0.8 0.81668 2.1%2 2.04579 2.3%共模电感(mH)0.52 0.54102 4.51%15 15.6874 4.58%47 48.6204 3.45％差模电容（nF）100 105.0294 5.03%电磁环境专题由此表可以看出，软件计算结果与实际参数的误差可控制在5％左右。
3.2 插入损耗曲线绘制验证我们以Schaffner 公司FN332滤波器（标准性能）和FN2350滤波器（高性能）为例，输入产品参数，将用该软件所画插入损耗曲线与厂家所提供插入损耗曲线作对比。
图7 一阶共模插入损耗曲线对比图由此可以看出，两条曲线基本相吻合。
4 软件适用性说明4.1 滤波频率适用性本款软件的实现是以Schaffner 公司滤波器为实际模型，考虑到国内现有滤波器的主要应用频段，输入和计算频率范围在10kHz 到30MHz 之间。
输入频率点以kHz 为单位（例如100kHz 则输入100）。
4.2 滤波器结构适用性目前本款软件是以Schaffner 公司的FN332及FN2350两个型号为一阶和二阶滤波器的设计模型，由于不同的结构会导致不同的分布参数，因此工程师在应用本软件指导生产实践时，所设计的滤波器必须尽量接近该典型的规范结构，如果滤波器的结构差过大，有可能会造成比较大的设计误差。
图8一阶差模插入损耗曲线对比图图9二阶共模插入损耗曲线对比图图10 二阶差模插入损耗曲线对比图4.3 滤波器参数适用性在大于1MHz 情况下，滤波器的电容电感会存在分布参数，而该分布参数会随着电容电感值的不同而有很大的差异，小电感虽然低频性能一般，但高频的分布参数较小，所以高频性能下降较慢，而大电感虽然低频性能优异，但是高频时性能下降很快，其插损甚至低于较小电感。
由于本款软件是采用理论公式拟合实际插入损耗曲线的方法来评价分布参数的影响，因此选择合适产品的实际插入损耗曲线就非常重要,但目前尚未找到大电感条件下的合适产品的实际插入损耗曲线，因此在共模电感L>10mH 时，计算结果会有比较大的误差。
4.4 源负载阻抗的动态变化标准滤波器的插入损耗曲线是在50Ω/50Ω系统测试得出的，而在实际应用中时源端和负载端的阻抗是动态变化的，而根据文献[3]所提出的最大阻抗失配下的最小插入损耗计算方法，阻抗的动态变化时的计算值略低于标准配置系统的测量值，因此实际应用中的插损应低于软件的计算值。
5 结论本款软件是鉴于目前EMI 滤波器规范设计呼声很高（下转第68页）研究与开发（3）当发电机的输出向负载供电时，大幅变化的电压很难满足负载的要求。
如通过逆变器将发电机输出直流电转换成交流电，突增负载时，输出电压有很大的瞬时跌落，这样的变化通常会大大超出电力变换装置输入电压允许的变化范围，表现在突增负载、电压瞬时跌落瞬间，DC/AC变换器自保护而停止工作，无法给交流负载供电。
因此必须开发专用逆变器或对PEMFC发电机输出电压进行补偿，以适应氢能发电机的输出特性。
6结论在实验的基础上，分析了氢能发电机的电气特性。
并将静态输出特性得到的数据进行了拟合，得到了输出电压和输出电流的一阶函数关系，为研究氢能发电机的等效模型奠定了实验基础。
参考文献[1]田玉冬，朱新坚，曹广益.质子交换膜燃料电池（PEMFC）移动电源技术. 移动电源与车辆.2004,(1) [2]黄倬等.质子交换膜燃料电池的研究开发与应用[M].北京: 冶金工业出版社，2000.5[3]雷永泉.新能源材料[M].天津:天津大学出版社，2000.12:161~218[4]衣宝廉.燃料电池[M].大连:中科院大连化学物理研究所燃料电池工程中心.2000.3[5]衣宝廉.燃料电池的原理、技术状态与展望[J].电池工业. 2003,8(1):16-22 [6]阿布里提·阿布都拉，小宫山宏.新型高效率发电技术-燃料电池的发展现状和开发动向[J].电工电能新技术.2000.2:35-40[7]ughton.Fuel Cells[J]. POWER ENGINEERINGJOURNAL IEE.2002: 37-47[8]P.Dondi et work integration of distributed powergeneration[J]. Power Sources 2002, 106:1-9[9] E.M.Leal，J.L.Silveira.Study of fuel cell co-generationsystems applied to a dairy industry[J]. Power Sources 2002, 106:102-108[10] 汪继强.离子交换膜燃料电池技术的发展与应用前景[J].电源技术.1995：19-38[11] 张化民等.质子交换膜燃料电池的发展现状[J].当代化工. 沈阳:2001,3:7-11[12] 孙常东，王金全. 质子交换膜PEMFC电堆电压特性的测试与分析.[J] 青岛大学学报(工程技术版) 2003,18(3): 66-68[13] 郭航.汽车用质子交换膜燃料电池性能实验研究.[J]中国公路学报. 2001,14(4):103-105作者简介王金全（1963-），男，四川眉山人，教授，硕士研究生导师，从事新电源技术的研究。
储 颖（1983-），女，江苏泰州人，硕士研究生，从事新电源技术的研究。
（上接第39页）的情况下应运而生，充分考虑到了实际应用中的种种问题，对滤波器生产和使用一线工程师具有很大的指导意义。
而由于目前滤波器理论发展水平和客观条件复杂性的限制，本款软件的涵盖范围和完备性尚有一定不足，相信随着研究会随着实践的不断检验而不断改善，从而填补国内的此项空白。
参考文献[1] 何渝. 计算机常用数值算法与程序：C++版人民邮电出版社, 2003[2]巴纳比. NET 分布式编程:C#篇. 清华大学出版社, 2004[3] 甘明刚. EMI 电源滤波器的共模插入损耗在失配状态的优化计算. 北京邮电大学学报. 2006[4]夏弗纳单相滤波器产品目录[5] 陈永春. MATLAB M语言高级编程清华大学出版社, 2004[6] 区健昌. 电子设备的电磁兼容性设计. 电子工业出版社, 2003[7]电源EMI滤波黑的设计、特性及其选取原则雷新. 电子产品可靠性与环境试验. 2002[8] 沙占友. EMI滤波器的设计原理通讯与电视. 2001。