集成差共模滤波器介绍.ppt

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1、集成差共模滤波电感器,传导EMI干扰信号有两种:差模和共模干扰信号.差模信号可以用串在电源火线或中线之间的电感(差模电感)来削弱或消除;而共模信号则是通过绕在同一磁心上的两个电感(共模电感)来削弱或消除,其中一个串在电源的火在线,另一个则串在电源的中在线.如下图示:,L,N,L,N,Fig.1 Typical line filter configuration,传导EMI干扰信号有两种:差模和共模干扰信号.差模信号可以用串在电源火线或中线之间的电感(差模电感)来削弱或消除;而共模信号则是通过绕在同一磁心上的两个电感(共模电感)来削弱或消除,其中一个串在电源的火在线,另一个则串在电源的中在线.如

2、下图示:,Patent by Motorola Lighting,Inc.,优点：结构简单，构思巧妙。缺点：共模，差模共享磁路太长，工作电流产生的偏磁作用使共模电感降低很大.,Patent by Magnetek Inc.,EMI,应注意,应能够,EMS,图2.EMC的观念,二.EMI/EMS之分类:,CS,EMC,EMI,EMS,RS,RE,CE,EMC:ELECTRO-MAGNETIC COMPATIBILITY(电磁相容)EMI:ELECTRO-MAGNETIC INTERFERENCE(电磁干扰)EMS:ELECTRO-MAGNETIC SUSCEPTIBILITY(电磁免疫)CE:C

3、ONDUCTED EMMISSION(传导性电磁干扰)RE:RADIATED EMMISSION(辐射性电磁干扰)CS:CONDUCTED SUSCEPTIBILITY(对传导性电磁干扰的免疫)RS:RADIATED SUSCEPTIBILITY(对幅射性电磁干扰的免疫),无论是传导性EMI(Conducted EMI)还是辐射性EMI(Radiated EMI)均有差 模(differential mode noise)和共模(common mode noise)之分.三.EMI之产生,解决方案及国际标准.1.EMI产生(1)自然界所产生的电磁干扰:a.电?磁场(low-frequency

4、electric and magnetic field)b.雷击(lightning)c.高频电磁波（high-frequency electromagnetic field）,(2)人为设备所产生干扰.射频发射机(radio transmitter)b.数字讯号处理与传输(digital signal processing and transmission)c.电热应用(electro-heat application)d.电力设备及输电(power conditioning and transmission).低频导电性(low frequency conducted)干扰(谐波?电压变动

5、?电压瞬降?不平衡?载波讯号?其它低频).高频辐射性(high frequency radiated)干扰.高频导电性(high frequency conducted)干扰(低电压系统的尖波?高电压变电所的突波电压.高频辐射性(high frequency radiated)干扰e.开关时的瞬时(switching transient)f.静电放电(electrostatic discharge,ESD)g.核爆电磁脉波(nuclear electromagnetic pulse,NEMP),2.EMI的表现形态:(1)由电源电路进入的噪声干扰(2)由讯号线的噪声干扰(3)由静电感应引起的噪

6、声干扰(4)电磁感应引起的噪声干扰(5)由电磁波引起的噪声干扰(6)由电路间共同阻抗引起的噪声干扰(7)由反射引起的噪声干扰(8)由接地或屏蔽不当引起的噪声干扰(9)由配线不良引起的噪声干扰(10)由接地不良引起的噪声干扰,3.噪声干扰的对策:(1)接地(Grounding)(2)屏蔽(Shielding)(3)滤波(Filtering)(4)平衡(Balancing)(5)隔离(Isolation)(6)分离与取向(Separation and Orientation)(7)电路阻抗控制(Circuit impedance level control)(8)配线设计(Cable design

7、)(9)速度与频宽控制(Speed and band width control),4.有关EMI的国际标准,EMC REGULATIONS,FCC:FEDERAL COMMUNICATIONS COMMISSIONCISPR:INTERNATIONAL SPECIAL COMMITTEE ON RADIO INTERFERENCEVDE:ASSOCIATION OF WEST GERMANY ELECTRICAL ENGINEERSVCCI:VOLUNTARY CONTROL COUNCIL FOR INTERFERENCE,Table 1 FCC Class A Radiated Emis

8、sion Limits,Frequency Measuring Field(MHz)Distance Strength(m)(uV/m),30-88 30 3088-216 30 50216-1000 30 70,Frequency Measuring Field(MHz)Distance Strength(m)(uV/m),30-88 3 10088-216 3 150216-1000 3 200,Table 2 FCC Class B Radiated Emission Limits,四.传导性EMI和辐射性EMI如前所述,电磁干扰(EMI)有两种传播途径:传导(Conduction)和辐

9、射(Radiation),即电磁干扰分为传导性电磁干扰(Conducted EMI)和辐射性电磁干扰(Radiated EMI)两种.电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音,相应地,噪音亦分为传导性噪音效(Conducted noise)和辐射性噪音(Radiated noise)a.当电磁干扰波的频率小于30MHz时,电磁干扰主要是以传导方式在电子设备中产生传导性噪音,可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度.b.当电磁干扰波的频率高于30MHz时,电磁干扰主要以辐射方式在电子设备中产生辐射噪,以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度.无论传导噪音还是辐射噪音,都分为共模(或共态)噪音(comm

10、on mode noise)和差模(或常模?常态)(differential mode noise或normal mode noise)两种.通常共模噪音比差模噪音更难控制.,四.传导性EMI和辐射性EMI如前所述,电磁干扰(EMI)有两种传播途径:传导(Conduction)和辐射(Radiation),即电磁干扰分为传导性电磁干扰(Conducted EMI)和辐射性电磁干扰(Radiated EMI)两种.电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音,相应地,噪音亦分为传导性噪音效(Conducted noise)和辐射性噪音(Radiated noise)a.当电磁干扰波的频率小于30MHz时,电

11、磁干扰主要是以传导方式在电子设备中产生传导性噪音,可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度.b.当电磁干扰波的频率高于30MHz时,电磁干扰主要以辐射方式在电子设备中产生辐射噪,以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度.无论传导噪音还是辐射噪音,都分为共模(或共态)噪音(common mode noise)和差模(或常模?常态)(differential mode noise或normal mode noise)两种.通常共模噪音比差模噪音更难控制.,一).辐射噪音之抑制方法.辐射性EMI产生如右图:抑制辐射噪音的主要方法有屏蔽,差模噪音是讯号线与其回路之间的噪声,其传导方式如图(b),二)

12、传导性EMI(或噪音)如前所述,传导性噪音亦分为共模和差模两种.共模噪音是讯号或其回路与大地间之噪声,其传导方式如图(a).,抑制传导性噪音的方法是滤波(filter)1.滤波定义:滤波作用是利用不同频率的讯号,对于电容或电感组件会产生不同阻抗(即较高频率的讯号,其感抗较大而容抗较小,而较低频率的讯号,其感抗较小,容抗较大)而造成不同频率讯号,对于电容或电感之衰减量不同,故使所需讯号与噪声之S/N比值提高,而达到噪声干扰(噪音)防制的效果.2.滤波器之分类.,(1)两种滤波类型,通讯或波的滤波设计,电源滤波设计,用在系统内部噪音的抑制,用于系统间噪音的抑制,(2)四种滤波方式,低通滤波(low

13、 pass filtering),高通滤波(high pass filtering),带通滤波(band pass filtering),带止滤波(band rejection filtering),DC滤波,AC滤波,(3)两种滤波场合,由于一般之电源噪声对于电源工作频(如AC60Hz)而言,均原于高频噪声,故我们将主要讨论低通电源波器.,3.低通电源滤波器之设计低通电源滤波器是排除系统间导线之噪声干扰的有效办法,其设计考虑重点为:(1)噪声(噪音)类型(2)滤波频带(3)衰减量(4)线路匹配(5)滤波组件(6)额定电压与额定电流(7)接触阻抗,(1)噪声类型噪声来源:内部噪声,外部噪声,内外噪声兼有,噪声类型,共模噪声(common mode noise),差模噪声(differential mode noise),滤波器设计是以频域(frequercy domain)作考虑,傅立叶,因此,要:时域(time domain),转换,频域(frequency domain),