利用滤波器抑制开关电源的电磁干扰

31EMI滤波器的结构及工作原理

图1为开关电源EMI滤波器的基本网络结构。

该滤波器是由集中参数元件构成的无源低通网络，其中L1和L2是绕在同一磁环上的2只独立线圈，称为共模电感线圈或共模线圈（LCM），L3、L4是独立的差模抑制电感。如果把该滤波器一端接入干扰源，负载端接被干扰设备，那么L1和Cy，L2和Cy就分别构成L—E和N—E两对独立端口间的低通滤波器，用来抑制电源线上存在的共模EMI信号，使之受到衰减，被控制到很低的电平上。

共模滤波网络结构等效电路如图2所示，它由LCM和Cy组成。图中右边是开关电源的共模噪声等效电路，并联电容Cp包括开关管集电极和地之间的分布电容及高频变压器初次级间的分布电容；Rp是电流源的并联电阻。开关电源共模噪声等效电路的源内阻ZSMPS是高阻抗容性的。

图1中，L1、L2两个线圈所绕匝数相同、绕向相反，使滤波器接入电路后，两只线圈内电流产生的磁通在磁环内相互抵消，不会使磁环达到磁饱和状态，从而使两只线圈的电感值保持不变。但是，由于种种原因，如磁环的材料不可能做到绝对均匀，两个线圈的绕制也不可能完全对称等，使得L1和L2的电感量是不相等的，于是，（L1—L2）形成差模电感LDM，它和L3与L4形成的独立差模抑制电感与Cx电容器又组成L—N独立端口间的一只低通滤波器，用来抑制电源线上存在的差模EMI信号。

差模干扰信号等效电路如图3所示。它由高阻抗干扰等效电路和低阻抗干扰等效电路两部分组成。图3中，开关S表示桥式整流二极管导通与否，因此高低两个等效电路是不能同时存在的；Rs是分布电阻，Ls是分布电感，数值都很小。为与共模情况区别，Rp和Cp分别用Rp′和Cp′表示。

差模EMI信号滤波网络结构等效电路如图4所示。LDM是差模电感，包含共模线圈形成的差模电感和独立的差模抑制电感；CLL是滤波网络选用的并联电容。图4（b)与图4(a)相比，增加了一个CLL2，其数值的选择使滤波网络与负载构成失配状态。

由于图1电路是无源网络，它具有互易性。当它安装在系统中后，既能有效地抑制电子设备外部的EMI信号传入设备，又能大大衰减设备本身工作时产生的传向电网的EMI信号，起到同时衰减两组共模EMI信号和一组差模EMI信号的作用。

32EMI滤波器选用与安装

开关电源EMI滤波器中的4只电容器用了2种不同的下标“X”和“Y”，不仅说明了它们在滤波网络中的作用，还表明了它们在滤波网络中的安全等级。无论是选用还是设计EMI滤波器，都要认真地考虑CX和CY的安全等级。在实际应用中，CX电容接在单相电源线的L和N之间，它上面除加有电源额定电

图3开关电源EMI差模信号等效电路

图4差模滤波网络结构