如何選擇合適的EMI濾波器 EMI濾波器的8個選型參數(shù)

EMI(電磁干擾)是電子電路中的常見問題，可能會導致電氣設備中出現(xiàn)不必要的噪聲和干擾。EMI濾波器旨在減少或消除這些不需要的信號。這里主要是關于如何選擇合適的EMI濾波器。

EMI濾波器

一、選擇合適的EMI濾波器參數(shù)

第一步要確保EMI濾波器滿足基本電氣要求，這里包括以下參數(shù)：

1、額定電壓

可以施加到輸入的最大電壓，超過額定電壓可能會損壞過濾器內(nèi)部的組件。所選濾波器的額定電壓必須大于或等于提供給設備的最大輸入線電壓。

大多數(shù)單相EMI濾波器的額定電壓為250V/AC，可以在低于該電壓的交流電壓下工作。三相濾波器的額定電壓為480V/AC，一些額定電壓為277/300V/AC 的標準單濾波器適用于更高電壓的應用。

2、隔離電壓

在每條輸入線和大地/機箱接地之間測得的隔離額定值（輸入和輸出之間沒有隔離）。

內(nèi)部濾波器

3、額定電流

EMI濾波器設計在不超過安全溫度范圍的情況下承載的最大穩(wěn)態(tài)電流，所選濾波器的額定電流應等于或者高于設備在通電時消耗的最大穩(wěn)態(tài)輸入電流。濾波器可以處理更高的浪涌電流，但如果長時間超過額定電流，濾波器可能會失效。

4、漏電流

當線路電壓施加到濾波器時從“線路”和“中性點”流向“地”的電流。這是因為濾波器中的“線路”至“接地”（Y）電容引起的。帶有“Y”電容的EMI濾波器會在器件貢獻的基礎上增加漏電流。

5、環(huán)境溫度

環(huán)境溫度是濾波器設計用于承載其全額電流的最高溫度，大多數(shù)過濾器的額定環(huán)境溫度為 40°C 或 50°C。環(huán)境溫度有時會高于 65°C、70°C 或 75°C。如果實際工作溫度超過濾波器的環(huán)境溫度，則電流必須降額。

EMI濾波器

6、工作溫度

工作溫度是濾波器可以安全工作的溫度范圍，對于大部分商用濾波器，工作溫度范圍為 -25°C 至 +85°C 或 -25°C 至 +100°C。對于軍事應用，該溫度可以是 -40°C 至 100°C 或 -56°C 至 100°C。在此范圍之外的溫度下使用過濾器可能會嚴重損壞其組件。

7、耐壓/介電強度

在線路和接地之間施加高直流電壓以檢查絕緣強度，可以幫助確定絕緣中的任何薄弱點或者制造缺陷。

EMI濾波器有三種基本類型：單級、多級和饋通濾波器。增加級數(shù)可提高過濾器性能，同時優(yōu)化過濾器封裝（尺寸）。它還有助于降低截止頻率。

單級濾波器是最簡單、最常見的EMI濾波器類型，由按特定配置排列的單個電容器和電感器組成。多級濾波器使用多級電容和電感來提供更高水平的衰減。直通濾波器設計用于插入兩個印刷電路板 (PCB) 層之間，以濾除 EMI 信號。

二、EMI濾波器濾波特性

EMI濾波特性旨在抑制給定信號的選定頻率的傳輸。最常見的就是簡單的EMI低通濾波器，允許低頻信號通過。截止頻率通常表示信號幅度比標稱通帶值低 3dB 的點，并且與頻率響應一起接受濾波器的電容和電感值影響。

下面為EMI濾波器基本概念的示意圖。

EML濾波器

這里需要注意的是輸入損耗。輸入損耗是指信號強度與傳輸信號強度之比，通常以dB表示，是濾波器功效的主要特征。如下所示：

輸入損耗公式

可以重新使用規(guī)則重寫，求解濾波后的信號：

輸入損耗公式

通常來說，Datasheet 中會插入損耗圖，一張用于共模，一張用于差模，通過這些圖表顯示在輸入和輸出之間相對于頻率的衰減程度。

共模

差模

在某些情況下，沒有給出圖表，而是在數(shù)據(jù)表中列出噪聲衰減值。通常與衰減使用的頻率范圍配對。例如：可能指定 150 kHz 和1GHZ 之間的競減為 30dB。

選擇EMI濾波器時，理想的情況是要濾波的電源已經(jīng)過初步EMC測試，以獲得傳導發(fā)射的基線。通過測試結(jié)果設計工程師可以知道在什么頻率下發(fā)生故障以及發(fā)生故障的頻率，可以將該信息與EMI濾波器的插入損耗圖進行比較，確定是否在失敗頻率下提供足夠的衰減以通過EMC測試。

下面舉一個例子：

例如如果共模發(fā)射測試在500KHZ時失敗了64dB，參考下面的EMI濾波器的共模插入損耗圖，顯示在500kHZ時，衰減水平約為-75dB。如果應用此 EMI濾波器，可以在500 kHz 時以11 dB 的余量通過 EMC 測試。