電磁兼容培訓教材2課件

第四章干擾濾波技術(shù)干擾濾波在EMC設計中作用差模干擾和共模干擾常用濾波電路怎樣制作有效的濾波器正確使用濾波器第四章干擾濾波技術(shù)干擾濾波在EMC設計中作用1濾波器的作用信號濾波器電源濾波器切斷干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構(gòu)成完善的干擾防護。濾波器的作用信號濾波器電源濾波器切斷干擾沿信號線或電源線傳播2共模和差模電流~~共模和差模電流~~3共模/差模干擾的產(chǎn)生VVICMICMICMIDM共模/差模干擾的產(chǎn)生VVICMICMICMIDM4開關電源噪聲

50Hz的奇次諧波（1、3、5、7）

開關頻率的基頻和諧波（1MHz以下差模為主，1MHz以上共模為主）開關電源噪聲50Hz的奇次諧波（1、3、5、7）5干擾濾波器的種類衰減衰減衰減衰減低通帶通高通帶阻3dB截止頻率干擾濾波器的種類衰減衰減衰減衰減低通帶通高通帶阻3dB截止頻6低通濾波器類型CTL反低通濾波器類型CTL反7電路與插入損耗的關系20406080100

fc10fc100fc1000fc

5階

4階

3階

2階

1階20N/十倍頻程6N/倍頻程插入損耗dB電路與插入損耗的關系20406080100fc8確定濾波器階數(shù)50100欲衰減20dB46=2420至少4階濾波器10100120=201階濾波器就可以了為了保險，可用2階欲衰減20dBL、C的數(shù)值決定截止頻率階數(shù)決定過渡帶的陡度確定濾波器階數(shù)50100欲衰減20dB46=249根據(jù)阻抗選用濾波電路源阻抗電路結(jié)構(gòu)負載阻抗高C、、多級高高

、多級低低反、多級反高低L、多級L低規(guī)律：電容對高阻，電感對低阻根據(jù)阻抗選用濾波電路源阻抗電路結(jié)構(gòu)負載10插入損耗的估算Fco=1/(2RpC)ZL~Zs、ZL并聯(lián)CIL=20lg(CRp)ILIL=20lg(L/Rs)Fco=Rs/(2L）Zs、ZL串聯(lián)~ZsLZsZL插入損耗的估算Fco=1/(2RpC)ZL~Zs、11器件參數(shù)的確定LCRRL=R/2FCC=1/2RFC對于T形（多級T）和形（多級）電路，最外邊的電感或電容取L/2和C/2，中間的不變。器件參數(shù)的確定LCRRL=R/2FC12實際電容器的特性ZC實際電容理想電容f引線長1.6mm的陶瓷電容器電容量諧振頻率(MHZ)1F1.70.1F40.01F12.6

3300pF19.31100pF33680pF42.5330pF601/2LCCL實際電容器的特性ZC實際電容理想電容f引線長1.6mm的陶瓷13溫度對陶瓷電容容量的影響0.15-0.150-551255-150-55125-10-5COGX7R-6020-3090-300Y5V30%C%C%C溫度對陶瓷電容容量的影響0.15-0.150-551255-14電壓對陶瓷電容容量的影響COGX7RY5V200-20-40-60-80020406080100

%額定電壓（Vdc）%C電壓對陶瓷電容容量的影響COGX7RY5V200-20-4015實際電感器的特性ZL理想電感實際電感f電感量（H）諧振頻率

(MHZ)3.4458.828685.7

1252.65001.2繞在鐵粉芯上的電感1/2LCLC實際電感器的特性ZL理想電感實際電感f電感量諧振頻率16電感寄生電容的來源每圈之間的電容CTT導線與磁芯之間的電容CTC磁芯為導體時，CTC為主要因素，磁芯為非導體時，CTT為主要因素。電感寄生電容的來源每圈之間的電容CTT磁芯為導體時，CTC17克服電容非理想性的方法衰減電容并聯(lián)LC并聯(lián)電感并聯(lián)小電容大電容并聯(lián)電容頻率大容量小容量克服電容非理想性的方法衰減電容并聯(lián)LC并聯(lián)18三端電容器的原理引線電感與電容一起構(gòu)成了一個T形低通濾波器在引線上安裝兩個磁珠濾波效果更好地線電感起著不良作用三端電容普通電容30701GHz206040三端電容器的原理引線電感與電容一起構(gòu)成了一個T形低通濾波器地19三端電容的正確使用接地點要求：1干凈地2與機箱或其它較大的金屬件射頻搭接三端電容的正確使用接地點要求：20三端電容器的不足寄生電容造成輸入端、輸出端耦合接地電感造成旁路效果下降三端電容器的不足寄生電容造成輸入端、輸出端耦合接地電感造成旁21穿心電容更勝一籌金屬板隔離輸入輸出端一周接地電感很小穿心電容更勝一籌金屬板隔離輸入輸出端一周接地電感很小22穿心電容的插入損耗插入損耗頻率1GHz普通電容理想電容穿心電容穿心電容的插入損耗插入損耗頻率1GHz普通電容理想電容穿心電23饋通濾波器使用注意事項必須安裝在金屬板上，并在一周接地最好焊接，螺紋安裝時要使用帶齒墊片焊接時間不能過長上緊螺紋時扭矩不能過大饋通濾波器使用注意事項必須安裝在金屬板上，并在一周接地24線路板上使用饋通濾波器線路板地線面上面底面線路板上使用饋通濾波器線路板地線面上面底面25磁芯對電感寄生電容的影響鐵粉芯C=4.28pfC=3.48pf19%鐵氧體（錳鋅）C=49pfC=51pf4%磁芯對電感寄生電容的影響鐵粉芯26減小電感寄生電容的方法然后：起始端與終止端遠離（夾角大于40度）盡量單層繞制，并增加匝間距離多層繞制時，采用“漸進”方式繞，不要來回繞分組繞制（要求高時，用大電感和小電感串聯(lián)起來使用）如果磁芯是導體，首先：用介電常數(shù)低的材料增加繞組導體與磁芯之間的距離減小電感寄生電容的方法然后：如果磁芯是導體，首先：27共模扼流圈共模扼流圈中的負載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁芯不會飽和。有意增加漏磁，利用差模電感共模扼流圈共模扼流圈中的負載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁芯28電感磁芯的選用鐵粉磁芯：不易飽和、導磁率低，作差模扼流圈的磁芯鐵氧體：最常用錳鋅：r=500~10000，R=0.1~100m鎳鋅：r=10~100，R=1k~1Mm超微晶：r>10000，做大電感量共模扼流圈的磁心電感磁芯的選用鐵粉磁芯：不易飽和、導磁率低，作差模扼流圈的磁29電感量與飽和電流的計算SD1D2飽和電流：Imax=BmaxS(D1-D2)/2L電感量：L（nH）=0.2N2rS(mm)ln(D1/D2)電感量廠家手冊給出廠家經(jīng)常給出每匝的電感量“AL”，則L（nH）=ALN2電感量與飽和電流的計算SD1D2飽和電流：電感量：電感量廠家30干擾抑制用鐵氧體Z=jL+R

RZLR(f)1MHz10MHz100MHz1000MHz干擾抑制用鐵氧體Z=jL+RRZLR(f)131鐵氧體磁環(huán)使用方面的一些問題110100100012545001250600300個30個0.11101001000?匝1?匝無偏置有偏置鐵氧體磁環(huán)使用方面的一些問題1132低通濾波器對脈沖信號的影響低通濾波器對脈沖信號的影響33信號濾波器的安裝位置板上濾波器無屏蔽的場合濾波器靠近被濾波導線的靠近器件或線路板一端。有屏蔽的場合：在屏蔽界面上信號濾波器的安裝位置板上濾波器無屏蔽的場合濾波器靠近被濾波導34板上濾波器的注意事項濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機箱或大金屬板緊密搭接為濾波設置干凈地在接口處設置檔板濾波器靠近接口板上濾波器的注意事項濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機箱35面板上濾波的簡易（臨時）方法容量適當?shù)拇善娙莼颡毷娙荩€盡量短面板上濾波的簡易（臨時）方法容量適當?shù)拇善娙莼颡毷娙?，?6電纜濾波的方法屏蔽盒饋通濾波器連接器濾波連接器雖然是最佳選擇，但是當空間允許時，也可以這樣：電纜濾波的方法屏蔽盒饋通濾波器連接器濾波連接器37自制面板濾波器濾波電路可以按照需要設計，但是至少有一級饋通濾波器連接器按照需要選擇，也可以是引線錫焊，保證完全隔離螺紋盲孔自制面板濾波器濾波電路可以按照需要設計，但是至少有一級饋通濾38面板安裝濾波器注意事項濾波器與面板之間必須使用電磁密封襯墊！面板安裝濾波器注意事項濾波器與面板之間必須使用電磁密封襯墊！39使用形濾波器的注意事項濾波器接地阻抗預期干擾電流路徑實際干擾電流路徑對接地沒有把握時，避免使用形濾波器！使用形濾波器的注意事項濾波器接地阻抗預期干擾電流路徑實際干40電源線濾波器的基本電路共模扼流圈差模電容共模電容共模濾波電容受到漏電流的限制電源線濾波器的基本電路共模扼流圈差模電容共模電容共模濾波電容41電源線濾波器的特性損耗頻率理想濾波器特性實際濾波器特性一般產(chǎn)品說明書上給出的數(shù)據(jù)是50條件下的測試結(jié)果。30MHz越來越受到關注電源線濾波器的特性損耗頻率理想濾波器特性實際濾波器特性一般產(chǎn)42改善濾波器高頻特性的方法或精心繞制或多個電感串聯(lián)改善濾波器高頻特性的方法或精心繞制或多個電感串聯(lián)43注意插入增益問題0-1050/50100/0.1或0.1/100頻率插入損耗解決辦法：差模電感上并聯(lián)電阻（50~1k)，差模電容上串聯(lián)電阻（0.5~10）注意插入增益問題0-1050/50100/0.44選擇濾波器的保險方法濾波器~0.1100濾波器~0.11000衰減50條件下的插入損耗0.1/100條件下的插入損耗插入損耗增益會暴露出來選擇濾波器的保險方法濾波器~0.1100濾波器~0.145電源線濾波器的錯誤安裝PCB濾波器濾波器輸入線過長輸入、輸出耦合PCB電源線濾波器的錯誤安裝PCB濾波器濾波器輸入線過長輸入、輸出46電源線濾波器的錯誤安裝濾波器絕緣漆PCB濾波器通過細線接地，高頻效果很差！接地線電源線濾波器的錯誤安裝濾波器絕緣漆PCB濾波器通過細線接地，47濾波器的正確安裝濾波器PCB

濾波器直接接地盡量短輸入、輸出線隔離濾波器安裝在線路板上時，在電源線入口處增加一只高頻共模濾波器電源PCB濾波電路濾波器的正確安裝濾PCB濾波器直接接地盡量短濾波器安裝在線48低通濾波器對脈沖干擾的抑制AfILf+fCOfCOAf輸入脈沖頻譜濾波器特性輸出脈沖頻譜2VIPd2VIPd相當于脈沖的上升時間和脈寬變大，而幅度沒有減小。低通濾波器對脈沖干擾的抑制AfILf+fCOfCOAf輸入脈49抑制脈沖干擾的方法2VIPd瞬態(tài)抑制器件與低通濾波器一起使用脈沖干擾頻譜經(jīng)過瞬態(tài)抑制頻譜低通濾波后頻譜抑制脈沖干擾的方法2VIPd瞬態(tài)抑制器件與低通濾波器一起使用50解決諧波問題交流輸入直流輸出電壓提升器控制電路整流后電壓整流后電流輸出電壓整流后電壓整流后電流直流輸出電壓提升電壓解決諧波問題交流輸入直流輸出電壓提升器控制整流后電壓整流后51踏實，奮斗，堅持，專業(yè)，努力成就未來。12月-2212月-22Wednesday,December21,2022弄虛作假要不得，踏實肯干第一名。11:40:4011:40:4011:4012/21/202211:40:40AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。12月-2211:40:4011:40Dec-2221-Dec-22重于泰山，輕于鴻毛。11:40:4011:40:4011:40Wednesday,December21,2022不可麻痹大意，要防微杜漸。12月-2212月-2211:40:4011:40:40December21,2022加強自身建設，增強個人的休養(yǎng)。2022年12月21日11:40上午12月-2212月-22追求卓越，讓自己更好，向上而生。21十二月202211:40:40上午11:40:4012月-22嚴格把控質(zhì)量關，讓生產(chǎn)更加有保障。十二月2211:40上午12月-2211:40December21,2022重規(guī)矩，嚴要求，少危險。2022/12/2111:40:4011:40:4021December2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。11:40:40上午11:40上午11:40:4012月-22每天都是美好的一天，新的一天開啟。12月-2212月-2211:4011:40:4011:40:40Dec-22務實，奮斗，成就，成功。2022/12/2111:40:40Wednesday,December21,2022抓住每一次機會不能輕易流失，這樣我們才能真正強大。12月-222022/12/2111:40:4012月-22謝謝大家！踏實，奮斗，堅持，專業(yè)，努力成就未來。12月-2212月-252第四章干擾濾波技術(shù)干擾濾波在EMC設計中作用差模干擾和共模干擾常用濾波電路怎樣制作有效的濾波器正確使用濾波器第四章干擾濾波技術(shù)干擾濾波在EMC設計中作用53濾波器的作用信號濾波器電源濾波器切斷干擾沿信號線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構(gòu)成完善的干擾防護。濾波器的作用信號濾波器電源濾波器切斷干擾沿信號線或電源線傳播54共模和差模電流~~共模和差模電流~~55共模/差模干擾的產(chǎn)生VVICMICMICMIDM共模/差模干擾的產(chǎn)生VVICMICMICMIDM56開關電源噪聲

50Hz的奇次諧波（1、3、5、7）

開關頻率的基頻和諧波（1MHz以下差模為主，1MHz以上共模為主）開關電源噪聲50Hz的奇次諧波（1、3、5、7）57干擾濾波器的種類衰減衰減衰減衰減低通帶通高通帶阻3dB截止頻率干擾濾波器的種類衰減衰減衰減衰減低通帶通高通帶阻3dB截止頻58低通濾波器類型CTL反低通濾波器類型CTL反59電路與插入損耗的關系20406080100

fc10fc100fc1000fc

5階

4階

3階

2階

1階20N/十倍頻程6N/倍頻程插入損耗dB電路與插入損耗的關系20406080100fc60確定濾波器階數(shù)50100欲衰減20dB46=2420至少4階濾波器10100120=201階濾波器就可以了為了保險，可用2階欲衰減20dBL、C的數(shù)值決定截止頻率階數(shù)決定過渡帶的陡度確定濾波器階數(shù)50100欲衰減20dB46=2461根據(jù)阻抗選用濾波電路源阻抗電路結(jié)構(gòu)負載阻抗高C、、多級高高

、多級低低反、多級反高低L、多級L低規(guī)律：電容對高阻，電感對低阻根據(jù)阻抗選用濾波電路源阻抗電路結(jié)構(gòu)負載62插入損耗的估算Fco=1/(2RpC)ZL~Zs、ZL并聯(lián)CIL=20lg(CRp)ILIL=20lg(L/Rs)Fco=Rs/(2L）Zs、ZL串聯(lián)~ZsLZsZL插入損耗的估算Fco=1/(2RpC)ZL~Zs、63器件參數(shù)的確定LCRRL=R/2FCC=1/2RFC對于T形（多級T）和形（多級）電路，最外邊的電感或電容取L/2和C/2，中間的不變。器件參數(shù)的確定LCRRL=R/2FC64實際電容器的特性ZC實際電容理想電容f引線長1.6mm的陶瓷電容器電容量諧振頻率(MHZ)1F1.70.1F40.01F12.6

3300pF19.31100pF33680pF42.5330pF601/2LCCL實際電容器的特性ZC實際電容理想電容f引線長1.6mm的陶瓷65溫度對陶瓷電容容量的影響0.15-0.150-551255-150-55125-10-5COGX7R-6020-3090-300Y5V30%C%C%C溫度對陶瓷電容容量的影響0.15-0.150-551255-66電壓對陶瓷電容容量的影響COGX7RY5V200-20-40-60-80020406080100

%額定電壓（Vdc）%C電壓對陶瓷電容容量的影響COGX7RY5V200-20-4067實際電感器的特性ZL理想電感實際電感f電感量（H）諧振頻率

(MHZ)3.4458.828685.7

1252.65001.2繞在鐵粉芯上的電感1/2LCLC實際電感器的特性ZL理想電感實際電感f電感量諧振頻率68電感寄生電容的來源每圈之間的電容CTT導線與磁芯之間的電容CTC磁芯為導體時，CTC為主要因素，磁芯為非導體時，CTT為主要因素。電感寄生電容的來源每圈之間的電容CTT磁芯為導體時，CTC69克服電容非理想性的方法衰減電容并聯(lián)LC并聯(lián)電感并聯(lián)小電容大電容并聯(lián)電容頻率大容量小容量克服電容非理想性的方法衰減電容并聯(lián)LC并聯(lián)70三端電容器的原理引線電感與電容一起構(gòu)成了一個T形低通濾波器在引線上安裝兩個磁珠濾波效果更好地線電感起著不良作用三端電容普通電容30701GHz206040三端電容器的原理引線電感與電容一起構(gòu)成了一個T形低通濾波器地71三端電容的正確使用接地點要求：1干凈地2與機箱或其它較大的金屬件射頻搭接三端電容的正確使用接地點要求：72三端電容器的不足寄生電容造成輸入端、輸出端耦合接地電感造成旁路效果下降三端電容器的不足寄生電容造成輸入端、輸出端耦合接地電感造成旁73穿心電容更勝一籌金屬板隔離輸入輸出端一周接地電感很小穿心電容更勝一籌金屬板隔離輸入輸出端一周接地電感很小74穿心電容的插入損耗插入損耗頻率1GHz普通電容理想電容穿心電容穿心電容的插入損耗插入損耗頻率1GHz普通電容理想電容穿心電75饋通濾波器使用注意事項必須安裝在金屬板上，并在一周接地最好焊接，螺紋安裝時要使用帶齒墊片焊接時間不能過長上緊螺紋時扭矩不能過大饋通濾波器使用注意事項必須安裝在金屬板上，并在一周接地76線路板上使用饋通濾波器線路板地線面上面底面線路板上使用饋通濾波器線路板地線面上面底面77磁芯對電感寄生電容的影響鐵粉芯C=4.28pfC=3.48pf19%鐵氧體（錳鋅）C=49pfC=51pf4%磁芯對電感寄生電容的影響鐵粉芯78減小電感寄生電容的方法然后：起始端與終止端遠離（夾角大于40度）盡量單層繞制，并增加匝間距離多層繞制時，采用“漸進”方式繞，不要來回繞分組繞制（要求高時，用大電感和小電感串聯(lián)起來使用）如果磁芯是導體，首先：用介電常數(shù)低的材料增加繞組導體與磁芯之間的距離減小電感寄生電容的方法然后：如果磁芯是導體，首先：79共模扼流圈共模扼流圈中的負載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁芯不會飽和。有意增加漏磁，利用差模電感共模扼流圈共模扼流圈中的負載電流產(chǎn)生的磁場相互抵銷，因此磁芯80電感磁芯的選用鐵粉磁芯：不易飽和、導磁率低，作差模扼流圈的磁芯鐵氧體：最常用錳鋅：r=500~10000，R=0.1~100m鎳鋅：r=10~100，R=1k~1Mm超微晶：r>10000，做大電感量共模扼流圈的磁心電感磁芯的選用鐵粉磁芯：不易飽和、導磁率低，作差模扼流圈的磁81電感量與飽和電流的計算SD1D2飽和電流：Imax=BmaxS(D1-D2)/2L電感量：L（nH）=0.2N2rS(mm)ln(D1/D2)電感量廠家手冊給出廠家經(jīng)常給出每匝的電感量“AL”，則L（nH）=ALN2電感量與飽和電流的計算SD1D2飽和電流：電感量：電感量廠家82干擾抑制用鐵氧體Z=jL+R

RZLR(f)1MHz10MHz100MHz1000MHz干擾抑制用鐵氧體Z=jL+RRZLR(f)183鐵氧體磁環(huán)使用方面的一些問題110100100012545001250600300個30個0.11101001000?匝1?匝無偏置有偏置鐵氧體磁環(huán)使用方面的一些問題1184低通濾波器對脈沖信號的影響低通濾波器對脈沖信號的影響85信號濾波器的安裝位置板上濾波器無屏蔽的場合濾波器靠近被濾波導線的靠近器件或線路板一端。有屏蔽的場合：在屏蔽界面上信號濾波器的安裝位置板上濾波器無屏蔽的場合濾波器靠近被濾波導86板上濾波器的注意事項濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機箱或大金屬板緊密搭接為濾波設置干凈地在接口處設置檔板濾波器靠近接口板上濾波器的注意事項濾波器要并排安裝線路板的干凈地與金屬機箱87面板上濾波的簡易（臨時）方法容量適當?shù)拇善娙莼颡毷娙荩€盡量短面板上濾波的簡易（臨時）方法容量適當?shù)拇善娙莼颡毷娙?，?8電纜濾波的方法屏蔽盒饋通濾波器連接器濾波連接器雖然是最佳選擇，但是當空間允許時，也可以這樣：電纜濾波的方法屏蔽盒饋通濾波器連接器濾波連接器89自制面板濾波器濾波電路可以按照需要設計，但是至少有一級饋通濾波器連接器按照需要選擇，也可以是引線錫焊，保證完全隔離螺紋盲孔自制面板濾波器濾波電路可以按照需要設計，但是至少有一級饋通濾90面板安裝濾波器注意事項濾波器與面板之間必須使用電磁密封襯墊！面板安裝濾波器注意事項濾波器與面板之間必須使用電磁密封襯墊！91使用形濾波器的注意事項濾波器接地阻抗預期干擾電流路徑實際干擾電流路徑對接地沒有把握時，避免使用形濾波器！使用形濾波器的注意事項濾波器接地阻抗預期干擾電流路徑實際干92電源線濾波器的基本電路共模扼流圈差模電容共模電容共模濾波電容受到漏電流的限制電源線濾波器的基本電路共模扼流圈差模電容共模電容共模濾波電容93電源線濾波器的特性損耗頻率理想濾波器特性實際濾波器特性一般產(chǎn)品說明書上給出的數(shù)據(jù)是50條件下的測試結(jié)果。30MHz越來越受到關注電源線濾波器的特性損耗頻率理想濾波器特性實際濾波器特性一般產(chǎn)94改善濾波器高頻特性的方法或精心繞制或多個電感串聯(lián)改善濾波器高頻特性的方法或精心繞制或多個電感串聯(lián)95注意插入增益問題0-1050/50100/0.1或0.1/100頻率插入損耗解決辦法：差模電感上并聯(lián)電阻（50~1k)，差模電容上串聯(lián)電阻（0.5~10）注意插入增益問題0-1050/50100/0.96選擇濾波器的保險方法濾波器~0.1100濾波器~0.11000衰減50條件下的插入損耗0.1/100條件下的插入損耗插入損耗增益會暴露出來選擇濾波器的保險方法濾波器~0.1100濾波器~0.197電源線濾波器的錯誤安裝PCB濾波器濾波器輸入線過長輸入、輸出耦合PCB電源線濾波器的錯誤安裝PCB濾波器濾波器輸入線過長輸入、輸出98電源線濾波器的錯誤安裝濾波器絕緣漆PCB濾波器通過細線接