EMI电源滤波器概述

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图2 共模、差模电流流向

电源滤波器是低通滤波器，它无衰减地把直流、50Hz 、400Hz 等直流或低频电源功率传送

到设备上去，而对经电源传入的EMI 噪声进行衰减，保护设备不受干扰；同时又能抑制设

备本身产生的EMI 传导干扰，防止它进入电源，污染电磁环境，危害其他设备。

EMI 电源滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要器件，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。它不仅可抑制线上传导干扰，同时对线上辐射发射的抑制具有显著效果。

载噪声源和电源网络的连接方式如图2所示。电源与负载网络具有相线（L ）、中线（N ）和地线

（E ）, 故将电源线上EMI 噪声分解为两部分：L 与N 为差模传导干扰I DM

，L （或N ）与E 为共

模传导干扰I CM 。

EMI 电源滤波器分别针对两种类型的传导干扰进行设计。图3所示的网络结构即为一种典型的电源滤波器电路，对应的共模、差模滤波等效电路分别如图4、图5所示。

图3 EMI 电源滤波器的网络结构

图4 共模等效电路 图5 差模等效电路

图3中的L 称共模扼流圈，是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。理想的共模扼流圈对L （或N ）与E 之间的共模干扰具有抑制作用，而对L 与N 之间存在的差模干扰无电感抑制作用。但实际线圈绕制的不完全对称会导致差模漏电感的产生，图5中的Le 即为非理想共模扼流圈的漏电感。

与一般滤波器不同，图3中的电容器使用两种不同的下标表示，即C X 与C Y 。其中C X 接于L 与N 之间，称为差模电容；C Y 接于L （或N ）与E 之间，称为共模电容或接地电容。下标X 和Y 不仅说明它们在滤波网络中的作用，同时也表明各自的安全等级，这两类电容器的性能直接与滤波器的耐压及安全性能相关。这一点在“滤波器测试”中再继续介绍。

EMI 负

L E

N L ′N ′

屏蔽壳

L (N )

L ′(N ′

)E

E

屏蔽壳 L ′

N ′

L

N

7

0.010.1 11030100

频率（MHz ）

（军）标中规定了各类电子设备的电源线传导发射极限值。图6中分别给出了GJB151、GJB-151A

中CE03、CE102规定的典型电源线传导发射极限值，图7给出了GB9254中A 级及B 级设备的传

导发射极限值。若受试设备传导发射超标，可参照发射极限值确定插入损耗指标，选用合适的电源滤波器。

图8 共模干扰和差模干扰的频率分布

国

8

对比军标与国标的极限值曲线，GJB151规定的频率范围为15kHz ~50MHz ，GJB151A 规定的频率范围为10kHz ~10MHz 。而GB9254规定的频率范围为100kHz ~30MHz ；军标测试采用峰-峰值检波，民标测试采用准峰值检波。所以，总体来看，军标要求要比民标严酷得多，实际测试中往往大量存在着超标现象。根据大量控制设备传导干扰的经验，总结出图8所表示的CM （共模干扰）和DM （差模干扰）信号电平的分布图，它反映了这两种类型传导干扰占主要地位的频段分布。

公司针对军标和民标的不同要求，并且根据传导干扰的分布特性，分别设计了适用于军标

要求的高性能军用电源滤波器和适用于民标要求的工业用、民用电源滤波器；在此基础上

又研制了适用于特殊场合的专门用途滤波器。工程设计人员可结合实测的传导发射量值，参照图8选用合适的EMI 电源滤波器，以使系统或设备满足测试要求。

值得注意的是，根据大量的测试结果分析，若选用的滤波器恰好只满足电源线传导发射测试要求（高频至10MHz/30MHz/50MHz ），线上在高于此频段仍将存在较强的传导干扰（尤其是对于GJB151A ，其高频仅为10MHz ），这将会导致电源线辐射发射较强，往往造成设备辐射发射测试（RE102/RE02）超标，并且该类超标难以通过其他屏蔽措施抑制。开容公司设计生产的KF 系列电源滤波器不仅满足电源滤波器的通用标准要求，而且KF 系列滤波器还具有高至100MHz 的高插损性能，可有效解决传导发射（CE ）超标的问题，同时有效抑制因传导干扰而产生的线上辐射发射，更有助于设备满足辐射发射（RE ）的测试要求。同样道理，KF 系列滤波器对设备满足传导敏感度及辐射敏感度的测试要求也是大有裨益的。

试标准的确定为电源滤波器的各项指标提供了统一的衡定依据。其中最主要的测试项目包括插

入损耗测试、泄漏电流及耐高压测试等。

插入损耗测试方法参照MIL-STD-220A 和GB7343，这些标准都规定，共模和差模插入损耗是在源端或负载端阻抗50~75Ω间的某一阻值的系统内进行测量的（本公司产品插损数据采用50Ω系统

进行测量），测试原理如图9所示：

图9 电源滤波器测试原理

泄漏电流是指在250VAC 的电压下，相线和中线与滤波器外壳（地线）间流过的电流。它主要取决于接地电容（共模电容）的取值。较大的共模电容（C Y ）可以提高插入损耗，但却造成较大的漏电流。故开容公司根据产品使用环境，兼顾滤波器电性能和安全性能进行设计，使滤波器具有良

开容 测

信号 发生器

50Ω

信号发生器

接收机

Ω

50(a) 共模插入损耗测试原理 (b) 差模插入损耗测试原理