电源滤波器的作用、种类、分类方法

电源滤波器的作用、种类、分类方法

电源滤波器的作用就是减少电源干扰,而电源干扰可以分为两类:普通模式和共通模式。普通模式是两组输入电源线之间的杂讯,这种杂讯通常是在关机和开机时产生。而共通模式是指因为器材接地不良,又或是广播无线电及冰箱马达电磁、日光节能灯镇流器、洗衣机、风扇可控硅调速等引发的干扰！

滤波器的种类很多，分类方法也不同。

• 1.从功能上分；低、带、高、带阻。

• 2.从实现方法上分:FIR、IIR

• 3.从设计方法上来分：Chebyshev(切比雪夫）,Butterworth（巴特沃斯）• 4.从处理信号分：经典滤波器、现代滤波器

• 等等。

·滤波器与漏电流

电网滤波器漏电流定义为:在额定交流电压下滤波器外壳到交流进线任应一端的电流，如果滤波器的所有端口与外壳之间是完全绝缘的,则漏电流的值主要取决于共模电容CY的漏电流，即主要取决于CY的容量。由于滤波器漏电流的大小，设计到人身安全，国际上各国对插都有严格的标准规定。对于是20V/50Hz交流电网供电，一般要求噪声滤波器的漏电流小于1mA。

·滤波器与试验电压

对于交流电网噪声滤波器，试验电压分为两种：一种是加在交流进线两端，即线—线试验电压。若电感线圈及引线是良好的，它取决于电容器CX的耐压。另一种是加在交流进线任一端与机壳地之间，即线—地试验电压。它取决于CX的耐压。

漏电流和试验电压对是噪声滤波器的安全性能参数，是滤波器中电感线圈、绝缘和电容器CX、CY安全性能的具体体现，并且与设备及人身安全紧密相关。因此在电网噪声滤波器的设计、生产和使用中，都要加以重视，把这些技术参数的认

证和检验放在首位。

[7] 滤波器的技术参数及正确使用

(1)插入损耗是噪声滤波器的重要技术参数之一，在设计和选用时应予主要考虑。在滤波器的安全常规电气性能、环境及机械条件都满足要求时，应尽量选择插入损耗值大些。

插入损耗的定义如图3所示，当没接滤波器时，信号源输出电压为V点，当滤波器接入后，在滤波器的输出端测得信号源的电压为V2。若信号源输出阻抗与接收机输入阻抗相等，都是50Ω，则滤波器的插入损耗为：

IL=20log(V1/V2)

因为电源噪声滤波器能衰减共模噪声和差模噪声，所以它即有共模插入损耗，和差模插入损耗。

但在实际选用滤波器时，应注意产品手册给出的插入损耗曲线，都是按照标准规定，在其输入和输出阻抗都为50Ω条件下测得的。因为实际的滤波器两端阻抗不一定在全频率范围内是不是50Ω，所以它对EMI信号的衰减，并不等于产品手册中给出的插入损耗值。特别当使用安装不当时，还会远远小于标准给定的插入损耗值。

(2)电源噪声滤波器是一种具有互易性的无源网络。在实际应用中为使它有效地抑制噪声应合理配接。按图4所示组合来选择滤波器的网络结构和参考，才能得到较好的EMI抑制效果。

当滤波器的输出阻抗与负载阻抗不相等时，在此端口上会产生反射，两个阻抗相差越大，端口产生的反射也越大。当滤波器两端阻抗都与外部阻抗不相等时，则EMI信号将在其输入和输出端产生反射。这时电源滤波器对电磁干扰噪声的衰减，就与滤波器固有的插入损耗和反射损耗有关，可利用这点更有效地抑制电磁干扰噪声。在实际设计和选择使用EMI滤波器时，要注意滤波器阻抗的正确连接，以造成尽可能大的反射，使滤波器在很宽的频率范围内造成较大的阻抗失配，从

而得到更好的电磁干扰抑制性能。

(3)在电源滤波器的实际应用中，要求其外壳与系统地之间有良好的电气连接，且应使地线尽可能短，因为过长的接地线会加大接地电阻和电感，而严重削减滤波器的共模抑制能力，同时也会产生公共接地阻抗耦合的问题。如图5所示，接地线过长，则滤波器输入和输出之间的公共耦合阻抗Zg也会过大，负载上电压为：

Vo=Vz+Vg=Vz+(Ii-Io)Zg --(2)

式中：Ii为滤波器交流输入电路的噪声电流。

Io为滤波器输出电路的噪声电流。

开关电源EMI滤波器的正确选择与使用

举例说明：

德国 VDE0565.2 高压测试（AC）P，N→E 1.5KV／50Hz 1分钟

瑞士 SEV1055 高压测试（AC）P，N→E 2·Un＋1.5KV／50Hz 1分钟

如最大工作电压Un＝250V（AC），则2·Un＋1.5KV＝2KV

美国 UL1283 高压测试（AC）P，N→E 1KV／60Hz 1分钟

可见，共模电容Cy的耐压测试条件（瑞士）SEV1055比（美）UL1283高出一倍。德国 VDE0565.1 高压测试（DC）P→N 4.5VnKV 1分钟

如最大工作电压Vn＝250V（DC）则

4.3·Vn＝4.3×0.250×2根号2＝3.040KV 1分钟

瑞士 SEV1055 高压测试（DC）P→N 4.3VnKV 1分钟

美国 UL1283 高压测试（DC）P→N 1.414KV 1分钟

可见，差电模电容Cx的耐压测试条件，瑞士也比美国高出一倍左右。

这里要说明的是

a. P→N耐压测试采用直流电压的原因是因为Cx容量较大。如采用交流测试，则耐压测试仪要求电流容量大，造成成本高，体积大。采用直流电压测试就不存在这种问题。但要将交流工作电压换成等效的直流工作电压。如最大交流工作电压250V（AC）＝250×2根号2＝707V（DC）直流工作电压。所示UL1283安全规范1414V（DC）＝2·Vn。

b. 国际著名滤波器专业厂说明书中耐压测试条件

美国 Corcom公司 P，N→E 2250V（DC） 1分钟

P→N 1450V（DC） 1分钟

瑞士 Schaffner公司P，N→E 2KV（AC） 1分钟

P→N 不测 1分钟

国内滤波器专业厂一般参考德国VDE安规或参考美国UL安规。

3.2 泄漏电流与安全

任何典型滤波器电路的共模电容Cy都有一端接金属机壳。从分压角度看，滤波器金属外壳都带有1／2额定工作电压，如工作220V（AC），那么外壳带有110V （AC）电压。因此，从安全角度出发，滤波器通过Cy到地端的泄漏电流要尽可能的小，否则将危及人身安全。图12描述了一路泄漏电流通过人体构成大地回路的情况（图12中E表示滤波器的接地点，FG表示机架的接地点）。对地电容应为C1和杂散电容之和。实际上，通过人体的泄漏电流是两路，所以滤波器泄漏电流应为一路泄漏电流的两倍。设备中使用的滤波器愈多，泄漏电流也愈大。因此，千万要加以注意。

同样，国际上泄漏电流的安全规范，各主要工业国家也有所区别。

美国

UL478

UL1283

5mA,120V,60Hz; 0.5~3.5mA,120V,60Hz

加拿大

C22.2 No.1

5mA,120V,60Hz

瑞士

SEV 1054-1

IEC 335-1

0.75mA,250V,50Hz

德国

VDE 0804

3.5mA,250V,50Hz

这里要说明的是：

a. 泄漏电流直接和电网电压、电网频率成正比。因此，对于400Hz电网频率要特别注意，否则在相同电网电压的情况下，同一滤波器的泄漏电流要增加8倍（对于50Hz），很可能不符合安规要求。