第四章：干扰滤波技术课件.ppt

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1、第四章 干扰滤波技术,干扰滤波在EMC设计中作用 差模干扰和共模干扰 常用滤波电路 怎样制作有效的滤波器 正确使用滤波器,杨继深 2019年4月,第四章 干扰滤波技术 干扰滤波在EMC设计中作用杨继深,滤波器的作用,信号滤波器,电源滤波器,切断干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完善的干扰防护。,杨继深 2019年4月,滤波器的作用信号滤波器电源滤波器切断干扰沿信号线或电源线传播,满足电源线干扰发射和抗扰度要求,杨继深 2019年4月,满足电源线干扰发射和抗扰度要求杨继深 2019年4月,满足抗扰度及设备辐射发射要求,信号线滤波器,干扰源,杨继深 2019年4月,满足抗扰度及设备辐射

2、发射要求信号线滤波器干扰源杨继深 2,共模和差模电流,杨继深 2019年4月,共模和差模电流杨继深 2019年4月,共模/差模干扰的产生,V,V,ICM,ICM,ICM,IDM,杨继深 2019年4月,共模/差模干扰的产生VVICMICMICMIDM杨继深,开关电源噪声,50Hz的奇次谐波（1、3、5、7）开关频率的基频和谐波（1MHz以下差模为主，1MHz以上共模为主）,杨继深 2019年4月,开关电源噪声 50Hz的奇次谐波（1、3、5、7）,干扰滤波器的种类,衰减,衰减,衰减,衰减,低通,带通,高通,带阻,3dB,截止频率,杨继深 2019年4月,干扰滤波器的种类衰减衰减衰减衰减低通带通

3、高通带阻3dB截止频,低通滤波器类型,C,T,L,反,杨继深 2019年4月,低通滤波器类型CTL反杨继深 2019年4月,电路与插入损耗的关系,20,40,60,80,100,fc 10fc 100fc 1000fc,5阶 4阶 3阶 2阶 1阶,20N/十倍频程6N/倍频程,插入损耗,dB,杨继深 2019年4月,电路与插入损耗的关系20406080100 fc,确定滤波器阶数,50 100,欲衰减20dB,4 6=24 20至少4阶滤波器,10 100,1 20=201阶滤波器就可以了为了保险，可用2阶,欲衰减20dB,L、C的数值决定截止频率,阶数决定过渡带的陡度,杨继深 2019年4

4、月,确定滤波器阶数50 100欲衰减20dB4 6=24,根据阻抗选用滤波电路,规律：电容对高阻，电感对低阻,杨继深 2019年4月,根据阻抗选用滤波电路 源阻抗 电路结构 负载,插入损耗的估算,Fco=1/(2 Rp C),ZL,Zs、ZL并联,C,IL=20 lg(CRp),IL,IL=20 lg(L/Rs),Fco=Rs/(2 L）,Zs、ZL串联,Zs,L,Zs,ZL,杨继深 2019年4月,插入损耗的估算Fco=1/(2 Rp C)ZLZs、,器件参数的确定,L,C,R,R,L=R/2FC C=1/2RFC对于T形（多级T）和 形（多级）电路，最外边的电感或电容取 L/2 和 C/2

5、，中间的不变。,杨继深 2019年4月,器件参数的确定LCRR L=R/2FC,实际电容器的特性,ZC,实际电容,理想电容,f,引线长1.6mm的陶瓷电容器,1/2 LC,C,L,杨继深 2019年4月,实际电容器的特性ZC实际电容理想电容f引线长1.6mm的陶瓷,陶瓷电容谐振频率,1nf,1M,100k,10,1,0.1,10k,1k,100,10Hz 100 1k 10k 100k 1M 10M 100M 1G,阻抗,100pf,10nf,100nf,10f,1f,10mf,100f,1m,10cm,1cm,1mm,杨继深 2019年4月,陶瓷电容谐振频率1nf1M100k1010.110

6、k1k10,表面贴装电容的阻抗特性,杨继深 2019年4月,表面贴装电容的阻抗特性杨继深 2019年4月,温度对陶瓷电容容量的影响,0.15,-0.15,0,-55,125,5,-15,0,-55,125,-10,-5,COG,X7R,-60,20,-30,90,-30,0,Y5V,30,%C,%C,%C,杨继深 2019年4月,温度对陶瓷电容容量的影响0.15-0.150-551255-,电压对陶瓷电容容量的影响,COG,X7R,Y5V,20,0,-20,-40,-60,-80,0 20 40 60 80 100%额定电压（Vdc）,%C,杨继深 2019年4月,电压对陶瓷电容容量的影响CO

7、GX7RY5V200-20-40,实际电感器的特性,ZL,理想电感,实际电感,f,绕在铁粉芯上的电感,1/2 LC,L,C,杨继深 2019年4月,实际电感器的特性ZL理想电感实际电感f 电感量 谐振频率,电感寄生电容的来源,每圈之间的电容 CTT导线与磁芯之间的电容CTC,磁芯为导体时，CTC为主要因素，磁芯为非导体时，CTT为主要因素。,杨继深 2019年4月,电感寄生电容的来源每圈之间的电容 CTT磁芯为导体时，CTC,克服电容非理想性的方法,衰减,电容并联 LC并联 电感并联,小电容,大电容,并联电容,频率,大容量,小容量,杨继深 2019年4月,克服电容非理想性的方法衰减电容并联 L

8、C并联,三端电容器的原理,引线电感与电容一起构成了一个T形低通滤波器在引线上安装两个磁珠滤波效果更好,地线电感起着不良作用,杨继深 2019年4月,三端电容器的原理引线电感与电容一起构成了一个T形低通滤波器地,三端电容的正确使用,接地点要求：1 干净地2 与机箱或其它较大 的金属件射频搭接,杨继深 2019年4月,三端电容的正确使用接地点要求：杨继深 2019年4月,三端电容器的不足,寄生电容造成输入端、输出端耦合,接地电感造成旁路效果下降,杨继深 2019年4月,三端电容器的不足寄生电容造成输入端、输出端耦合接地电感造成旁,穿心电容更胜一筹,金属板隔离输入输出端,一周接地电感很小,杨继深 2

9、019年4月,穿心电容更胜一筹金属板隔离输入输出端一周接地电感很小杨继深,穿心电容的插入损耗,插入损耗,频率,1GHz,普通电容,理想电容,穿心电容,杨继深 2019年4月,穿心电容的插入损耗插入损耗频率1GHz普通电容理想电容穿心电,穿心电容、馈通滤波器,以穿心电容为基础的馈通滤波器广泛应用于RF滤波,杨继深 2019年4月,穿心电容、馈通滤波器以穿心电容为基础的馈通滤波器广泛应用于R,馈通滤波器使用注意事项,必须安装在金属板上，并在一周接地 最好焊接，螺纹安装时要使用带齿垫片 焊接时间不能过长 上紧螺纹时扭矩不能过大,杨继深 2019年4月,馈通滤波器使用注意事项 必须安装在金属板上，并在

10、一周接地杨继,线路板上使用馈通滤波器,线路板地线面,上面,底面,杨继深 2019年4月,线路板上使用馈通滤波器线路板地线面上面底面杨继深 201,磁芯对电感寄生电容的影响,铁粉芯 C=4.28pf C=3.48pf 19%铁氧体（锰锌）C=51pf C=49pf 4%,杨继深 2019年4月,磁芯对电感寄生电容的影响铁粉芯,减小电感寄生电容的方法,然后：起始端与终止端远离（夹角大于40度）尽量单层绕制，并增加匝间距离多层绕制时，采用“渐进”方式绕，不要来回绕分组绕制（要求高时，用大电感和小电感串联起来使用）,如果磁芯是导体，首先：用介电常数低的材料增加绕组导体与磁芯之间的距离,杨继深 2019

11、年4月,减小电感寄生电容的方法然后：如果磁芯是导体，首先：杨继深,共模扼流圈,共模扼流圈中的负载电流产生的磁场相互抵销，因此磁芯不会饱和。,杨继深 2019年4月,共模扼流圈共模扼流圈中的负载电流产生的磁场相互抵销，因此磁芯,电感磁芯的选用,铁粉磁芯：不易饱和、导磁率低，作差模扼流圈的磁芯,铁氧体：最常用,锰锌：r=500 10000，R=0.1100m,镍锌：r=10 100，R=1k 1Mm,超微晶：r 10000，做大电感量共模扼流圈的磁心,杨继深 2019年4月,电感磁芯的选用铁粉磁芯：不易饱和、导磁率低，作差模扼流圈的磁,干扰抑制用铁氧体,Z=jL+R,R,Z,L,R(f),1MHz

12、 10MHz 100MHz 1000MHz,杨继深 2019年4月,干扰抑制用铁氧体Z=jL+R RZLR(f)1,铁氧体磁环使用方面的一些问题,1 10 100 1000,125,4500,1250,600,300个,30个,0.1 1 10 100 1000,匝,1匝,无偏置,有偏置,杨继深 2019年4月,铁氧体磁环使用方面的一些问题1 1,低通滤波器对脉冲信号的影响,杨继深 2019年4月,低通滤波器对脉冲信号的影响杨继深 2019年4月,信号滤波器的安装位置,板上滤波器,无屏蔽的场合,滤波器靠近被滤波导线的靠近器件或线路板一端。,有屏蔽的场合：在屏蔽界面上,杨继深 2019年4月,信

13、号滤波器的安装位置板上滤波器无屏蔽的场合滤波器靠近被滤波导,板上滤波器的注意事项,滤波器要并排安装,线路板的干净地与金属机箱或大金属板紧密搭接,为滤波设置干净地,在接口处设置档板,滤波器靠近接口,杨继深 2019年4月,板上滤波器的注意事项滤波器要并排安装线路板的干净地与金属机箱,面板上滤波的简易（临时）方法,容量适当的瓷片电容或独石电容，引线尽量短,杨继深 2019年4月,面板上滤波的简易（临时）方法容量适当的瓷片电容或独石电容，引,电缆滤波的方法,屏蔽盒,馈通滤波器,连接器,杨继深 2019年4月,电缆滤波的方法屏蔽盒馈通滤波器连接器杨继深 2019年4,自制面板滤波器,滤波电路可以按照需

14、要设计，但是至少有一级馈通滤波器,连接器按照需要选择，也可以是引线,锡焊，保证完全隔离,螺纹盲孔,杨继深 2019年4月,自制面板滤波器滤波电路可以按照需要设计，但是至少有一级馈通滤,面板安装滤波器注意事项,滤波器与面板之间必须使用电磁密封衬垫！,杨继深 2019年4月,面板安装滤波器注意事项滤波器与面板之间必须使用电磁密封衬垫！,使用形滤波器的注意事项,滤波器接地阻抗,预期干扰电流路径,实际干扰电流路径,杨继深 2019年4月,使用形滤波器的注意事项滤波器接地阻抗预期干扰电流路径实际干,电源线滤波器的基本电路,共模扼流圈,差模电容,共模电容,共模滤波电容受到漏电流的限制,杨继深 2019年4

15、月,电源线滤波器的基本电路共模扼流圈差模电容共模电容共模滤波电容,电源线滤波器的特性,损耗,频率,理想滤波器特性,实际滤波器特性,一般产品说明书上给出的数据是50条件下的测试结果。,30MHz,越来越受到关注,杨继深 2019年4月,电源线滤波器的特性损耗频率理想滤波器特性实际滤波器特性一般产,高频滤波性能的重要性,滤波器高频性能差,滤波器高频性能好,无滤波,杨继深 2019年4月,高频滤波性能的重要性滤波器高频性能差滤波器高频性能好无滤波杨,改善滤波器高频特性的方法,或,精心绕制或多个电感串联,杨继深 2019年4月,改善滤波器高频特性的方法或精心绕制或多个电感串联杨继深,注意插入增益问题,

16、0,-10,50/50,100/0.1 或,0.1/100,频率,插入损耗,杨继深 2019年4月,注意插入增益问题0-1050/50100/0.,选择滤波器的保险方法,滤波器,0.1,100,滤波器,0.1,100,0,衰减,50条件下的插入损耗,0.1/100条件下的插入损耗,插入损耗增益会暴露出来,杨继深 2019年4月,选择滤波器的保险方法滤波器0.1100滤波器0.1,器件距离对高频性能的影响,杨继深 2019年4月,器件距离对高频性能的影响杨继深 2019年4月,滤波器安装在线路板的问题,机箱内干扰,电源线泄漏严重,杨继深 2019年4月,滤波器安装在线路板的问题机箱内干扰电源线泄

17、漏严重杨继深,线路板上滤波的改进方法,机箱内干扰,被滤波器挡住,被滤波器旁路掉,面板滤波器,电源线无泄漏,杨继深 2019年4月,线路板上滤波的改进方法机箱内干扰被滤波器挡住被滤波器旁路掉面,电源线滤波器的错误安装,PCB,滤波器,滤波器,输入线过长,输入、输出耦合,PCB,杨继深 2019年4月,电源线滤波器的错误安装PCB滤波器滤波器输入线过长输入、输出,电源线滤波器的错误安装,滤波器,绝缘漆,PCB,滤波器通过细线接地，高频效果很差！,接地线,杨继深 2019年4月,电源线滤波器的错误安装滤波器绝缘漆PCB滤波器通过细线接地，,滤波器的正确安装,滤波器,PCB,电源,PCB,滤波电路,杨继深 2019年4月,滤波器的正确安装滤PCB电源PCB滤波电路杨继深 201,这样试一试,机箱外,机箱内,屏蔽箱,杨继深 2019年4月,这样试一试机箱外机箱内屏蔽箱杨继深 2019年4月,还要注意的一个小问题,杨继深 2019年4月,还要注意的一个小问题杨继深 2019年4月,