開關電源中的濾波器

掃IC網(wǎng)小龍

開關電源充產(chǎn)生的電磁干擾以傳導干擾為主，而傳導干擾又分為差模和共模干擾兩種。共模干擾通常要比差模干擾產(chǎn)生更大的輻射型EMI。目前抑制傳導EMI最有效的方法是采用無源濾波技術(shù)。

EMI濾波器能有效抑制電網(wǎng)噪聲，提高開關電源充電器的抗干擾能力及可靠性。單級PFC變換器的PFC級工作在不連續(xù)導電模式下，其輸入電流波形為脈動三角波，因此交流AC輸入前端需添加EMI濾波器，來濾除高頻紋波。開關電源的EMI濾波器安裝在電源線與開關電源之間，既可以用于抑制電源線引出的傳導干擾，又可以降低從電網(wǎng)引入的傳導干擾，對提高開關電源的可靠性有重要的作用。

單級電源線濾波器對源和負載的阻抗都是很敏感，當工作在實際的源和負載阻抗條件下，它很容易產(chǎn)生增益，而不是衰減。這種增益通常出現(xiàn)在150KHz~10MHz的頻率范圍內(nèi)，其幅度可以達到10~20dB. 因此在產(chǎn)品上安裝一個不適合的濾波器后，可能會增加發(fā)射強度或使敏感性變得更糟。

兩級或更多級的濾波器，可以使內(nèi)部節(jié)點保持在相對穩(wěn)定的阻抗上，因此對負載及源的阻抗依賴不是很大，可以提供接近50/50歐姆的指標性能。當然，這些濾波器的體積更大，價格更高。

大多數(shù)電源線濾波器采用共模電感和連接在相線間的X型電容來處理差模干擾。如果濾波器用于解決開關電源電路產(chǎn)生的低頻高強度干擾問題，則通常需要比X型電容所能提供的差模衰減更大的衰減，這時需要采用差模電感。由于磁芯會發(fā)生飽和現(xiàn)象，所以很難以較小的體積獲得較大的電感量，這樣一來這些濾波器一般體積比較大而且也比較昂貴。

大多數(shù)電源線濾波器采用Y型電容，這些電容連接在相線與地線之間。為了確保電源線濾波器采用的Y型電容的泄漏電流不超過相關安全標準限定的地線允許泄漏值，這些電容的值大約為幾微法。一般Y型電容應連接到噪聲干擾較大的導線上（如開關電源中的整流器等）。

對于應用于醫(yī)療設備中的開關電源（IEC60601標準），特別是與患者身體接觸的，要求地線泄漏電流值相當?shù)停�因此使用任意一種Y型電容都是不行的。這時采用的濾波器需要更大的電感或采用多級級聯(lián)，因此其體積較大，價格較高。

在較大的系統(tǒng)里，來自大量Y型小電容的地線泄漏會產(chǎn)生很大的地線電流，這樣就會產(chǎn)生地線電壓差，從而導致不同設備間的互連電纜上產(chǎn)生“嗡嗡”的交流聲和瞬態(tài)高電平。現(xiàn)在的最佳解決方案是采用等勢三維地線搭接，但許多陳舊的設施中不能實現(xiàn)這一點。因此，用在大系統(tǒng)里的設備上的開關電源應使用Y型電容很小或根本沒有Y型電容的濾波器。

最好使用滿足安全認證的電源線濾波器，這些濾波器的安全性、可靠性、溫度范圍、額定電壓和電流，以及恰當?shù)陌踩珮藴实膽�用業(yè)已由廠家認證通過。