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电磁兼容的抗干扰滤波器设计

作者:时间:2017-06-08来源:网络


大多数电子产品设计师对干扰的认识一般局限在:“电子产品要通过电源线传导发射试验和电源线抗扰度试验,必须在电源线上使用干扰”。而对于干扰的其它作用了解很少,这就导致了产品设计完毕后,往往不能通过其它试验项目,例如辐射发射、辐射抗扰度、信号线上的传导敏感度等试验。实际上,电磁干扰滤波器对于顺利大部分试验以及保证产品的功能都是十分重要一类器件。本文介绍由于滤波措施不完善导致的电磁干扰问题及相应的解决办法。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/351297.htm

滤波措施不完善导致的干扰问题

当出现下面这些干扰问题时,往往是由于滤波措施不完善。

1.设备的机箱或机柜屏蔽十分完善,但是仍然产生超标的辐射发射;
2.独立的设备没有任何电磁干扰的问题(辐射发射和抗扰度完全合格),但是当连接上必要的 外接电缆时,出现干扰问题;
3.在信号电缆线上注入电快速脉冲时,出现故障;
4.不能通过辐射抗扰度试验;
5.不能通过电缆束上的传导敏感度试验;
6.不能通过静电放电试验;
7.电缆中的导线之间或电缆之间相互干扰,导致设备不能实现预定功能。

用滤波器解决干扰问题

下面就如何用滤波器解决上述问题的方案作简单介绍。

1)虽然机箱或机柜屏蔽很好,但是辐射发射超标,或者不能通过辐射抗扰度试验
这是由于机箱或机柜上的外拖电缆起着天线的作用。天线的一个特性是互易性,也就是说:一个天线如果具有很高的辐射效率,那么它的接收效率也很高。因此,设备的外拖电缆既能产生很强的辐射,也能有效的将空间电磁波接收下来,传进设备,对电路形成干扰。由于某种原因,在外拖电缆上形成了干扰电流,这些电流从机箱内传导出来,并以电缆作为辐射天线辐射电磁波。解决这种问题的方法就是在电缆的端口处安装一只滤波器,将干扰电流滤除掉。

2)独立的设备没有任何电磁干扰的问题(辐射发射和抗扰度完全合格),但是当连接上必要的外接电缆时,出现干扰问题;
这个问题与第一类问题的本质相同,就是外拖电缆相当于天线。当没有电缆时,相当于没有辐射天线和接收天线,因此容易通过辐射发射和抗扰度试验,但是当拖上电缆后,这些电缆作为辐射天线和接收天线,导致设备的辐射增强、对外界空间干扰的敏感度提高。解决方法就是在电缆的端口处安装滤波器,将这些导体从空间接收到的电磁能量在它们到达电子线路之前滤除掉,另一方面,阻止电子线路中的干扰能量进入这些导体后借助导体辐射。

3)在信号电缆线上注入电快速脉冲时,出现故障;
我们知道电快速脉冲的频率是很高的,这些干扰通过电容耦合钳耦合进电缆,在电缆上形成干扰电流,这些电流一方面直接流进电路,对电路形成干扰,另一方面产生辐射,对电路形成干扰。解决方法就是采用屏蔽电缆和加装滤波器。

4)不能通过电缆束上的传导敏感度试验
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验,目的是验证由闪电、接地故障或切换电感性负载而引起的瞬时扰动的能力。这种试验是一种耦合到电源线路、控制线路、信号线路上的由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群试验,自然也可以通过在电缆端口处滤波的方式来解决。

5)不能通过静电放电试验;
静电放电对设备电路的影响很大程度上是由于静电放电电流周围的高频电磁场,这些电磁场由于频率很高,因此很容易被导线所接收,对电路形成干扰净,某设备在做静电放电试验时,发现当在活动面板上进行放电时,电路出现故障。经检查,发现面板后面是一束电缆,面板上的静电放电电流产生的电磁场在电缆束上感应出了噪声电流,形成干扰。在电缆的端口处安装滤波器后,问题解决。

随着开关电源的普遍应用,在电源线入口处安装滤波器已经是项必要的措施。因为开关电源工作在大功率脉冲状态,它会产生很强的电磁辐射,这些辐射感应到线路上形成传导发射。如果不使用滤波器,就没有可能通过满足试验。

在设计中,往往将干扰滤波器分为电源线干扰滤波器和信号线干扰滤波器两类。从电路上讲,这两类滤波器是相同的,都是低通滤波器,之所以这样来划分,主要是因为两者除了都有对电磁干扰有尽量大的抑制作用外,分别还有一些特殊的考虑。信号滤波器还要考虑滤波器不能对工作信号有严重的影响,不能造成信号的失真。电源滤波器除了要保证满足安全方面的要求外,还要注意当负载电流较大时,电路中的电感不能发生饱和(导致滤波器性能下降)。



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