滤波器的原理和作用

一：滤波器的分类

滤波器是由集中参数的电阻、电感、和电容，或分布参数的电阻、电感和电容构成的一种网络。这中网络允许一些频率通过，而对其他频率成分加以抑制。

低通（LPF）低频滤波器

从截至频率分高通（HPF）从工作频率分中频滤波器

带通(BHF) 高频滤波器

从使用器件上分有源滤波器和无源滤波器

无源又分：RC滤波器和LC滤波器。RC滤波器又分为低通RC，高通RC和带通RC和带阻RC。LC同理

有源又分为：有源高通、低通、带通、带阻滤波器。

二：滤波器的参数

1、插入损耗。用dB来表示，分贝值越大，说明抑制噪干扰的能力就越强。插入损耗和频率有直接的关系。I L=20lg（U1/U2）U1为信号源输出电压，U2为接入滤波器后，在其输出端测得的信号源电压

2、截至频率。滤波器的插入损耗大于3dB的频率点称为滤波器的截至频率，当频率超过截止频率时，滤波器就进入了阻带，在阻带内干扰信号会受到较大的衰减。

3、额定电压。滤波器正常工作时能长时间承受的电压。绝对要区分交流和直流。

4、额定电流。滤波器在正常工作时能够长时间承受的电流。

5、工作温度范围。-55---125℃

X电容

6、漏电流。安规电容

Y电容选择容值和耐压值要非常慎重，漏电流不能超过0.35mA或0.7mA，总容值不能超过4700pF

7、承受电压。能承受的瞬间最高电压。

三：滤波器的结构

π型，L型，T型

电源滤波器在实际应用中，为使它有效的抑制噪声应合理配接。组合滤波器的网络结构和参数，才成得到较好的EMI抑制效果。当滤波器的输出阻抗与负载阻抗不相等式，EMI信号将其输入端和输出端都产生反射。这时电源滤波器对EMI噪声的衰减，就与滤波器固有的插入损耗和反射损耗有关，可以用这点更有效抑制EMI噪声。在实际设计和选择使用EMI滤波器是，要注意滤波器的正确连接，以造成尽可能大的反射，是滤波器在很宽的频率范围内造成较大的阻抗失配，从而得到更好的EMI抑制性能。当然滤波器对噪声的抑制和取决于扼流圈的阻抗Z F的大小。

由于差模电感滤波器很容易产生磁饱和，且电感滤波器的体积也比较大，因此目前很少使用，基本上都用共模滤波器来代替。实际应用中共模电感滤波器的两个线圈之间也存在很大的漏感，因此，它对差模干扰信号也具有一定的滤波作用。同时还有电路中的分布电容和分布电感以及各个线圈电感值的差值都可以抑制差模信号。

四：滤波器的结构初步设计

根据EMC的定义和原理，EMC滤波电路不但要抑制本电子设备产生的EMI，同时也要对外来的EMI信号进行抑制。为了提高EMC 滤波电路对外来EMI信号的抑制能力，最好在输入端也安装一个低通滤波器，并且这个低通滤波器对电子设备本身的EMI也有很强的抑制能力。

由于EMI信号的频谱非常宽，单独用一个电感滤波器是很难达到要求的，因每种规格的电感滤波器只对某一频段滤波效果最好，因此，最好同时采用具有高、中、低三种不同频率滤波特性的电感滤波器。图1，多了一个L0低通滤波器，目的是为了提高对外来传导的抑制能力。如果只考虑提高抑制本电子设备干扰的能力，可把C1、C2的连接位置移到电源线的最前端，即尽量靠近输入端口，抑制干扰效果会更加显著。

共模干扰信号主要是通过电子设备对地的分布电容构成回路传输的，如图1中的C5就是干扰设备对地的分布电容。C5的容量与干扰设备的体积有关，与到地面的距离有关，若电子设备到地的距离是固定的，C5的容量大约在十几微法到几千微法之间。由于C5的容量很小，对低频信号的阻抗很大，因此，能够通过C5电容的共模干扰信号基本上都是高频信号。

图1

六：安规电容等级

安规电容安全等级应用中允许的峰值脉冲电压过电压等级（IEC664）

X1 >2.5kV ≤4.0kV Ⅲ

X2 ≤2.5kV Ⅱ

X3 ≤1.2kV ——

安规电容安全等级绝缘类型额定电压范围

Y1 双重绝缘或加强绝缘≥ 250V

Y2 基本绝缘或附加绝缘≥150V ≤250V

Y3 基本绝缘或附加绝缘≥150V ≤250V

Y4 基本绝缘或附加绝缘 <150V

七：滤波器的原理

差模信号通过扼流圈后磁性相互抵消，共模信号通过扼流圈产生

感抗。

八：作用

限制传导干扰，使设备达到EMC 九：防雷击

压敏电阻

滤波器的结构

源阻抗π型L型

负

载

阻

抗L型

T型