1
所以共模电感器和差模电感器有很大差异。为防止磁芯饱和，差模电感器磁芯的有效磁导率必须低（间隙铁氧体或磁粉芯）。但是共模电感器可使用高磁导率材料，并可用较小的磁芯获得非常大的电感。
选择材料
开关电源产生的噪声主要位于装置基频处，并包括高次谐波。也就是说，噪声频谱一般包括10kHz 到50MHz 之间的部分。为了提供合适的衰减，电感器的阻抗在此频带内必须足够高。
共模电感器的总阻抗由两部
分构成，一部分是串联感抗（Xs），
另一部分是串联电阻（Rs）。在
低频时，电抗是阻抗的主要部分，
但随着频率升高，磁导率的实部
减小，磁芯损耗增大，如图 3 所
示。这两个因素综合起来有助于
在整个频谱上实现可接受的阻抗
（Zs）。
多数情况下，共模电感器使用
铁氧体。铁氧体可分为两类：镍
锌类和锰锌类。镍锌材料的特点
是初始磁导率低（<1000μ），但
是它们可在非常高的频率
（>100MHz）下保持磁导率不变。
Spang & Co.公司
公司分部
分部
图2. 共模滤波器
2
相反，锰锌材料的磁导率可超过 15,000，但是在频率为 20kHz 时磁导率就可能开始下降。
由于初始磁导率低，镍锌材料在低频时不能产生高阻抗。噪声主要部分的频率大于 10 或 20MHz 时，它们是最常用的材料。但是锰锌材料在低频时磁导率非常大，所以非常适用于抑制 10kHz 到
50MHz 范围内的电磁干扰。因此，下文着重讨论高磁导率锰锌铁氧体。
高磁导率铁氧体可以采用多种形状：环形磁芯、E 型磁芯、罐型磁芯、RM 和 EP 磁芯等等，但共模滤波器大多绕制在环形磁芯上。
使用环形磁芯有两大原因。第一，环形磁芯比其他形状的磁芯便宜，因为环形磁芯是一整个零件，而其他形状磁芯是由两半构成。磁芯由两半构成时，必须研磨这两半的结合面，使它们平整光滑，从而使两半之间的气隙最小。另外，高磁导率磁芯一般需要额外的研磨程序，使它们更为光滑（产生镜面般的表面）。环形磁芯不需要上述额外加工过程。
第二，环形磁芯的有效磁导率比其他任何形状的磁芯都高。如果采用其他形状的磁芯，就要采用两半式结构，这样会在两半结构之间出现气隙，从而减小整个部件的有效磁导率（一般大约减小 30％）。研磨可以减小气隙，但无法消除气隙。由于环形磁芯是整体结构，不是由两半构成的，所以没有气隙，有效磁导率也不会减小。
但是环形磁芯也有一大缺点，那就是绕制成本很高。其他磁芯绕制可以使用骨架绕制既快速又经济。环形磁芯需要专用绕线机，或者必须人工绕制，这使单件绕制成本较高。不过还好，共模电感器匝数一般很少，所以
绕制成本不会过高。
因此，共模电感器最好采用
环形磁芯，下文着重讨论环形磁
芯。
设计时需要考虑的因素
设计时需要考虑的因素
设计共模电感器所需的基本
参数是输入电流、阻抗和频率。
输入电流决定绕组导体尺寸。计
算线径时，一般采用每平方厘米
四百安培的设计值，但是根据电
感器可接受的温升，也可能采用
其他设计值。几乎在所有情况下
都采用单股导线，因为它不但最
便宜，而且因高频肌肤效应产生
的铜损有助于减弱噪声。
电感器的阻抗通常取给定频
率下的最小值。. 此阻抗与线路阻
抗串联，可实现期望的噪声衰减。
可惜线路阻抗大多未知，所以设
计人员经常要使用 50? 线路阻
抗稳定网络（LISN）测试滤波器。
这已经成为测试滤波器性能的标
准方法，但是其结果可能和实际
情况有很大不同。
真正的一阶滤波器在超出转
折频率时可使衰减在每个倍频上
增加 -6dB。转折频率一般较低，
足以使感抗成为阻抗的主要部
分，所以可用下式计算电感：
Ls=Xs/2πf 。
知道电感后，余下的设计工
作就是选择磁芯和材料，以及计
算匝数。
设计时第一步常常是选择磁
芯尺寸。如果对设计有尺寸要求，
那么只要能保证磁芯经绕制后仍
能满足这些要求，就应选择可满
足要求的最大尺寸磁芯。如果没
有尺寸限制，可以随意选择磁芯
尺寸。
接着是计算磁芯上要绕制的
最大匝数。共模电感器需要两个
绕组，通常都是单层，各绕制在
磁芯一端，互相隔离。有时也使
用双层和叠绕绕组，但是这两种
绕组会使绕组的分布电容增大，
从而降低电感器的高频性能。
图3. 阻抗-频率曲线圖
3
因为线径已经由线路电流确定，所以根据磁芯内半径减去导线半径所得的值，可计算出内周长。每个绕组所占内周的长度除以导线直径加上绝缘厚度所得的值,就可以计算出最大匝数。
注：如果在绕组之间隔离，每个绕组一般占据 150° 到 170°
的内圆周。
计算出最大匝数后，下一步是选择材料，以及确定电感。选择材料时要考率许多因素，例如工作温度、频率范围和成本。但首先要验证所选磁芯尺寸，其他因素可稍后考虑。所以，应选择具有合适磁导率的材料，然后计算电感。
多数铁氧体制造厂家会给出所生产磁芯的电感系数（A L）值，这样计算电感就方便很多。匝数和电感之间的关系是：
N=1000 (L/A L)1/2
其中：
N = 匝数
L = 电感（毫亨）
A L = 电感系数，单位是毫亨/1000 匝
表 1 列出了典型设计资料，并
给出使用 A L值进行计算的例子：.
对于该例子：
选用 J 材料（5000μ），A L 值
是 3020
N 为 20 匝，所以：
L = 1.208 毫亨
如果此最小电感对于设计来
说太小，可以选择磁导率更高的材
料或更大的磁芯。但是，如果计算
出的电感远高于设计限制，则可以
换成更小的磁芯，使用匝数更少。
设计示例
设计示例：
：
在 10kHz时需要 100? 阻抗。输
入线路电流为3A RMS。
1.选择线径
选择线径：：
电流为 3A，电流密度为 400
A/cm2，所以导线截面积是
0.0075cm2。
选择 #19 AWG，其导线截面积
是 0.007907cm2 （直径为1
mm），包括绝缘层。
2. 计算最小电感
计算最小电感：：
L 最小= 100?/2π（10,000Hz）
=1.59 毫亨
3. 从表中选择磁芯尺寸和材料
从表中选择磁芯尺寸和材料：：
选择 J-42206-TC
A L= 3020±20%
内径= 13.72mm
±0.38mm = 13.34mm（最小）
4. 计算内周长(I.C.) 和可能实
和可能实
现的最大匝数
现的最大匝数：
：
I.C. =π（磁芯直径－导线
直径）
I.C. =π(13.34mm - 1 mm)
I.C. = 38.76mm
最大匝数= (160°/360°) *
(38.76mm)/(1mm/匝)
I.C. = 17.2 匝，或 17 匝
5. 计算
计算 17 匝时的最小电感
匝时的最小电感：：
A L = 3020 ±20%
N = 1000 (L/A L)1/2
17 = 1000 (L/3020 - 20%)1/2
L = 0.698 毫亨（最小）
这个值远低于所需的 1.59 毫
亨，所以必须进行修改。可改变的
参数是磁芯尺寸、材料磁导率和线
径。磁芯越大，内径就越大，因而
可在磁芯上绕制更多匝（磁芯越大
A L值也越大）。材料磁导率越高，
电感就越大，并且线径越小，可绕
制的匝数就越多。（但这也会增加
铜损）
继续上面的例子，如果要保持
42206-TC 的尺寸，就要为每种材
料重新计算匝数。
表 1 列出了典型设计资料和使用 A L 值的计算例子。
磁芯类型 外径(mm)内径(mm) 高度(mm)A L (毫亨/1000 匝)l e (cm) A e (cm2) V e (cm3)
J 20% (5000μ)
W 30%
(10,000μ)
H 30%
(15,000μ)
42206-TC 22.1 13.72 6.35 3020 6040 9060 5.42 0.250 1.36
4
J 材料 (5000μ):N = 1000 (1.59 毫亨/3020-20%) ? = 25.6
匝
W 材料 (10,000μ):N = 1000 (1.59 毫亨/6040-30%)? = 19.4 匝
H 材料(15,000μ):N = 1000
(1.59毫亨/9060-30%) ? = 15.8匝
如果使用 J 材料，那么肯定要使用较小的线径，而原来的线径很适合 H 材料。W 材料所需的匝数只比以上第 4 步计算出的最大匝数（17 匝）稍大一点。
应在此磁芯上绕制试验性的绕组，看看是否需要更小的线径。
上述选择磁芯的步骤可能非常费时。为加快选择过程，在图 5 中给出“磁芯选择图”。使用方法很简单，只需用RMS 线路电流乘以所需电感（单位毫亨），然后在横坐标轴上找出相应点。沿此图向上移动，一直到和适当的材料对角线相交，然后继续向上移动，一直到刚好到达下一条水平“磁芯的尺寸线”。这条线相应于图中纵坐标轴上的某一磁芯尺寸。图中包括了 J、W 和 H 材料。显然使用 H 材料时磁芯尺寸最小。
在此图中，假设电流密度是 400 A/cm2，磁芯为单层绕组。如果采用其他电流密度，需要作些推测（Jμ 在 200A/cm2 时可使用 Wμ 线）。此图仅仅是为了方便选择磁芯，最终设计可能会稍大些或稍小些。
频率特性
通过上述设计方法可获得磁芯尺寸和材料，但是没有涉及太多其他必须考虑的细节。例如，共模滤波器的工作频率范围非常宽（有关电磁干扰的政府法规可达 30MHz），所以必须了解超出转折频率的材料性能。
图4。环形磁芯内圆周
锰锌铁氧体在低频
（<500kHz）时磁导率较高，但随
着频率增大磁导率减小。磁导率越
高，开始下降处的频率越低。但还
好，这些材料在高频时（超过
100MHz）损耗也变得很大，这些
电阻损耗使电感器的总阻抗较高。
图 6 和7 说明三种高磁导率材
料（J、W 和H）的串联感抗（Xs）
和串联电阻（Rs）如何随频率变化。
图8 是每种材料的总阻抗－频率
特性。所示测量结果是在绕了10
个线匝的42206－TC 磁芯上取得
的。
从图中可看出，H 材料在低频
时明显比W 和J 材料优越。但是
在100kHz 到200kHz 之间，H
材料的磁导率降低很多，使总阻抗
远低于W 材料的阻抗。
5
所以达到2MHz 之前W 材料阻抗最高，而2MHz 之后J 材料阻抗最高。如果噪声频谱已知，此
图6. 串联电抗－温度。
图7. 串联电阻－频率。
图8. 总阻抗－频率。类曲线就能帮助设计人员选择适
当材料。多数铁氧体材料性能受温度
影响。共模扼流圈设计人员主要
关注对磁导率和磁感应强度的影
响。随着温度升高，多数材料磁
导率增大。图9 是W 材料的曲
线。同样，温度低于25°C 时预
计磁导率会下降。设计最小滤波
器电感时，必须考虑到最坏情况
的磁导率波动。温度还影响饱和
磁感应强度。图10 说明 W 材
料的磁感应强度一般随着温度升
高而减小。可用磁感应强度减小
使磁芯更容易饱和。
另外，所有磁性材料都有居
里温度，在此温度下材料失去磁
性。高磁导率铁氧体的居里温度
通常在120°C 到175°C 之间。
必须知道居里点在哪里，必须使
磁芯工作温度低于居里温度。铁
氧体不会因超过居里温度而损坏
（例如在焊接期间），但是如果
在工作期间达到居里温度，铁氧
体会失去磁性。
最后，铁氧体环形磁芯通常
涂有绝缘涂层（即聚对二甲苯或
环氧树脂等），使磁芯和绕组互
相绝缘。这些涂层有自己的额定
温度，可能因受热或接触装配期
间使用的强洗涤剂而受损。查找
有关磁芯涂层的资料，以及前面
提到的其他材料性质时应注意参
考的制造厂家的数据手册。
铁氧体材料容易产生机械应
力，包括压应力和张应力。在合
适的应力作用下，高磁导率材料
特别容易受影响，而且磁导率可
能产生严重的有害变化。磁芯应
力有两大原因：密封剂和绕组。
如果密封剂的热膨胀系数和
铁氧体不同，就会导致应力。
频率MHz
频率MHz
频率MHz
6
所选密封剂的热膨胀系数应尽可能和铁氧体接近，即使很小的差别也可能引发问题。所以，可以使用一种补救措施，就是在封装磁芯之前，在磁芯上加一层 RTV 之类的弹性材料。温度波动期间密封剂产生应力时，这种弹性涂层可以分散一些应力。
在磁芯上绕制导线时会产生绕组应力。共模电感器通常绕有相当重的导线，这些导线必须拉紧才能很好地缠绕在磁芯上。因此产生的应力可能非常大。通过温度循环一般能消除大部分绕组应力。温度循环范围应为 -55oC 到 + 150°C，在每一端温度下都要保持 30 分钟到 1 小时。变化速度应仅为每分钟几度，防止对铁氧体产生热冲击（裂解）。在此过程中，铜线会膨胀和收缩，从而消除施加在磁芯上的力。
为说明应力对铁氧体的作用，对磁导率不同的四个环形磁芯（3000μ、5000μ、10,000μ、
15,000μ）施加张力，并测量它们的电感。图11 中是测量结果，以占初始磁导率的百分比对应每单
位磁芯截面积上的力的形式给出。不出所料，15,000 磁导率材料的磁导率减小最多，而3,000 磁导率材料的磁导率减小最少。
磁芯饱和
一般认为共模电感器不会饱和，磁芯中的差模磁通抵消掉了，而共模磁通因为非常少可以忽略。但这并不完全对。其他人[4,5]已经证明一部分差模磁通经绕组离开了磁芯。这种漏磁通和导线中的电流以及绕组的漏感成比例。漏磁通离开磁芯而没有抵消掉，所以漏磁通有可能在导线电流很大时使磁芯材料饱和，或至少使工作点从BH 回路的原点偏移至磁导率增量（μ?）较小的点。磁导率减小导致串联感抗（X S）成比例减小，还会导致有害的噪声通过滤波器。
磁芯饱和问题在不含校正功
率因数的开关电源中会加剧。电
容器充电电流较高，而且振幅因
数比 RMS 电流大 3 到 4 倍
时，很容易使磁芯饱和，同样也
会使共模噪声通过（图12）。另
外，正如前面提到的，工作温度
高会降低饱和磁感应强度，从而
加剧这些问题。
为说明磁芯饱和的影响，将
三个磁芯（J、W 和 H 三种材
料各一个磁芯）绕制成共模滤波
器形式。每个磁芯都有两个 15
匝绕组，导线采用 #18 AWG。
第三个 10 匝绕组放在磁芯上，
并和电感分析仪相连。
图10. 磁通密度－温度
7
8
然后将共模绕组串联起来，于是通过它们的任何电流都会产生相反磁通。接着，将这些绕组接到直流电源上。在直流电流从 0 增大到 15A 过程中，测量 10 匝绕组的电
感。直流电流模拟通过共模电感器
的瞬间线路电流。如图 13 所示，随着电流增大，所有磁芯电感都减小。J 和 W 材料在 10 安和 15 安时减小的百分比相同（分别为
10％ 和 24％），而 H 材料减小的稍多一些（分别为 15％ 和 35％）。
这些结果说明共模电感受漏感影响，而且在峰值电流下磁芯可能饱和。如果发现电感器出现局部磁芯饱和现象，就可能需要换用磁导率更高的材料。由于磁导率更高，因而可通过增大起始电感来抵消磁芯饱和的影响，如图 13 所示，或者通过减小匝数而降低饱和度，从而减小漏感。采用不同磁芯尺寸和绕制技术也可以减小漏感。
参考文献
1. MAGNETICS 技术公报，FC-S2，1994。
2. MAGNETICS 铁氧体磁芯产品目录，FC-601，1994。
3. Srebranig
、Steven 和
Leonard Crane ，共模滤波器设计指南，Coilcraft Publication 出版公司，1985。
4. Nave 、Mark ，共模电感器建模，出版商和日期未知。
5. Nave 、Mark ，一种用于诊断
传导干扰的新式差模抑制网络，IEEE ，1989。
6. Crane 、Leonard 和 Steven
Srebranig ，共模滤波电感器分析，Coilcraft Publication 出版公司，1985。
7. Knurek 、D.F.，减少开关电源中的电磁干扰，IEEE ，1988。
?1995，摘自 PCIM 杂志(1995 年 7 月刊重印)。
图 11. 电感－张力强度。
图 12. 因大的振幅因数导致的磁芯饱和 B-H 曲线。
图 13. 电感－导线电流。
电子知识 随着电子设备、计算机和家用电器的大量涌现与广泛普及，电网干扰正日益严重并形成一种公害，因为这个干扰可导致电子设备无法正常工作。特别是瞬态电磁干扰，其电压幅度高、上升速率快、持续时间短、随机性强、容易对数字电路产生严重干扰，常使人们防不胜防，这已引起国内外电子界在高度重视。电磁干扰滤波器（EMI FILTER）亦称电源噪声滤波器，是近年来被推广应用的一种组合器件，它能有效的抵制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力系统的可靠性。因此，被广泛应用于智能化温度测控系统、电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源等领域。 一、电磁干扰滤波器的构造原理及应用 1、构造原理 2、基本电路及典型应用 二、电磁干扰滤波器的技术参数及测试方法 1、主要技术参数 IBIS模型是一种基于V/I曲线对I/O BUFFER快速准确建模方法，是反映芯片驱动和接收电气特性一种国际标准，它提供一种标准文件格式来记录如驱动源输出阻抗、上升/下降时间及输入负载等参数，非常适合做振荡和串扰等高频效应计算与仿真。 IBIS本身只是一种文件格式，它说明在一标准IBIS文件中如何记录一个芯片驱动器和接收器不同参数，但并不说明这些被记录参数如何使用，这些参数需要由使用IBIS模型仿真工具来读取。欲使用IBIS进行实际仿真，需要先完成四件工作：获取有关芯片驱动器和接收器原始信息源；获取一种将原始数据转换为IBIS格式方法；提供用于仿真可被计算机识别布局布线
信息；提供一种能够读取IBIS和布局布线格式并能够进行分析计算软件工具。 IBIS模型优点可以概括为：在I/O非线性方面能够提供准确模型，同时考虑了封装寄生参数与ESD结构；提供比结构化方法更快仿真速度；可用于系统板级或多板信号完整性分析仿真。可用IBIS模型分析信号完整性问题包括：串扰、反射、振荡、上冲、下冲、不匹配阻抗、传输线分析、拓扑结构分析。IBIS尤其能够对高速振荡和串扰进行准确精细仿真，它可用于检测最坏情况上升时间条件下信号行为及一些用物理测试无法解决情况；模型可以免费从半导体厂商处获取，用户无需对模型付额外开销；兼容工业界广泛仿真平台。 IBIS模型核由一个包含电流、电压和时序方面信息列表组成。IBIS模型仿真速度比SPICE快很多，而精度只是稍有下降。非会聚是SPICE模型和仿真器一个问题，而在IBIS仿真中消除了这个问题。实际上，所有EDA供应商现在都支持IBIS模型，并且它们都很简便易用。大多数器件IBIS模型均可从互联网上免费获得。可以在同一个板上仿真几个不同厂商推出器件。 IBIS模型是一种基于V/I曲线对I/O BUFFER快速准确建模方法，是反映芯片驱动和接收电气特性一种国际标准，它提供一种标准文件格式来记录如驱动源输出阻抗、上升/下降时间及输入负载等参数，非常适合做振荡和串扰等高频效应计算与仿真。 IBIS本身只是一种文件格式，它说明在一标准IBIS文件中如何记录一个芯片驱动器和接收器不同参数，但并不说明这些被记录参数如何使用，这些参数需要由使用IBIS模型仿真工具来读取。欲使用IBIS进行实际仿真，需要先完成四件工作：获取有关芯片驱动器和接收器原始信息源；获取一种将原始数据
第一章开关电源电路—EMI滤波电路原理 滤波原理：阻抗失配；作为电感器就是低通（更低的频率甚至直流能通过）高阻（超过一定频率后就隔断住难于通过）（或者是损耗成热消散掉），因此电感器滤波靠的是阻抗 Z=(R^2+(2ΠfL)^2)^1/2。也就是分成两个部分，一个是R涡流损耗，频率越高越大，直接把杂波转换成热消耗掉，这种滤波最干净彻底；一个是2ΠfL 这部分是通过电感量产生的阻挡作用，把其阻挡住。实际都是两者的结合。但是要看你要滤除的杂波的频率，选择合适的阻抗曲线。因为电感器是有截止频率的，超过这个频率就变成容性，也就失去电感器的基本特性了，而这个截止频率和磁性材料的特性和分布电容关系最大，因此要滤波更高的频率的干扰，就需要更低的磁导率，更低的分布电容。因此一般我们滤除几百K以下的共模干扰，一般使用非晶做共模电感器，或者10KHZ以上的高导铁氧体来做，这样主要使用阻抗的WL这一方面的特性，主要发挥阻挡作用。电感器滤波器是通过串联在电路里实现。撒旦谁打死多少次顺风车安顺场。 因此：共模滤波电感器不是电感量越大越好主要看你要滤除的共模干扰的频率范围。先说一下共模电感器滤波原理共模电感器对共模干扰信号的衰减或者说滤除有两个原理,一是靠感抗的阻挡作用,但是到高频电感量没有了，然后靠的是磁心的损耗吸收作用;他们的综合效果是滤波的真实效果。当然在低频段靠的是电感量产生的感抗.同样的电感器磁心材料绕制成的电感器,随着电感量的增加,Z阻抗与频率曲线变化的趋势是随着你绕制的电感 器的电感量的增加,Z 阻抗峰值电时的频率就会下降,也就是说电感量越高所能滤除的共模干扰的频率越低,换句话说对低频共模干扰的滤除效果越好,对高频共模信号的滤除效果越差甚至不起作用。这就是为什么有的滤波器使用两级滤波共模电感器的原因一级是用低磁导率(磁导率7K以下铁氧体材料甚至可以使用1000的NiZn材料) 材料作成共模滤波电感器,滤出几十MHz或更高频段的共模干扰信号,另一级采用高导磁材料(如磁导率10000\15000 的铁氧体材料或着非晶体材料)来滤除1MHz以下或者几百kHz的共模干扰信号。因此首先要确认你要滤除共模干扰的频率范围然后再选择合适的滤波电感器材料. 电容的阻抗是Z=-1/2ΠfL那么也就是频率越高阻抗绝对值越小，那么就是高通低阻，就是频率越高越能通过，所以电容滤波是旁路，也就是采用并联方式，把高频的干扰通过电容旁路给疏导回去。
電抗器與電磁干擾濾波器 1.输入电抗器 通用变频器的整流部分采用了二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电解电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较为陡峻的脉冲波，其谐波分量较大。为了消除谐波，可采用以下对策： 1.1增加变频器供电电源内阻抗 通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。当电源容量相对变频器容量越小时，则内阻抗值相对越大，谐波含量越小；电源容量相对变频器容量越大时，则内阻抗值相对越小，谐波含量越大。当电源内阻为4%时，可以起到很好的谐波抑制作用。所以选择变频器供电电源变压器时，最好选择短路阻抗大的变压器。 1.2安装电抗器 安装电抗器实际上是从外部增加变频器供电电源的内阻抗。在变频器的交流侧安装输入电抗器，抑制谐波电流,提高功率因数以及削弱输入电路中的浪涌电压、电流对变频器的冲击，削弱电源电压不平衡的影响，一般情况下，都必须加进线电抗器。交流电抗器的结构是在三相铁心上绕上三相线圈，实物外形如图4所示。由于电抗器是长期接入电路的，故导线截面积应足够大，应能允许长时间流过变频器的额定电流。 图4三相交流电抗器（AC REACTOR）实物图 其实，大多数变频器说明书中的选配件连接图上，往往都有加装输入电抗器这一部分的，如图5所示。但在实际安装过程中，用户的要求是价格低、满足使用要求就行了，使得技术人员在安装中也往往将输入电抗器“省略”掉了，虽然安装初期并无异常现象。殊不知，这样给日后的运行带来无尽的后患。 图5 输入电抗器和直流电抗器连接示意图 例如，在某地安装了一台小功率变频器，先后出现了烧毁三相整流桥的故障。变频器为2.2 kW，所配电机为1.1 kW，且负载较轻，运行电流不到2 A，电源电压在380 V左右，很稳定。因而现场看不出什么异常。但先后更换了三台变频器，运行时间均不足二个月，检查都是三相整流桥烧毁，原因何在？赴现场全面检查，发现在同一车间、同一供电线路上还安装了另两台大功率变频器，三台变频器既有同时运行、也有不同时起/停的可能。根据现场分析后认为，大功率变频器的运行与起停，就是小功率变频器损坏的根源所在。这是为什么？流入两台大功率变频器的非线性电流，使得电源侧电压（电流）波型的畸变分量大大增加（相当于在现场安装
EMI滤波电感设计 EMI滤波器 正常工作的开关类电源（SMPS）会产生有害的高频噪声，它能影响连接到相同电源线上的电子设备像计算机、仪器和马达控制。用一个EMI滤波器插入电源线和SMPS之间能消除这类干扰（图1）。一个差模噪声滤波器和一个共模噪声滤波器能够串联或在许多情况下单独使用共模噪声滤波器。 图1 EMI滤波器的插入 一、共模电感设计 在一个共模滤波器内，电感的每一个绕阻和电源输入线中的任一根导线相串联。（对于电源的输入线来讲）电感绕组的接法和相位是这样的，第一个绕组产生的磁通会与第二个绕组产生的磁通相削. 于是，除了泄漏阻抗的小损耗和绕组的直流电阻以外，电感至电源输入线的插入阻抗为另。由于磁通的阻碍，SMPS 的输入电流需要功率，因此将通过滤波器，滤波器应没有任何明显的损耗。 共模噪声的定义是出现在电源输入线的一根或二根导线上的有害电流通过电感的地返回噪声源的噪声。 此电流要视共模电感的任何一个或二个绕组的全部阻抗，因为它不能被返回的电流所抵消。共模噪声电压是电感绕组上的衰减，应从有害噪声中保持电源输入线的畅通。 1.1、选择电感材料 开关电源正常工作频率20KHz以上，而电源产生的有害噪声比20KHz高，往往在100KHz～50MHz之间。 对于电感来讲，大多数选择适当和高效费比的铁氧体，因为在有害频带内能提供最高的阻抗。当看到公共参数如磁导率和损耗系数就去识别材料是困难的。图2给出铁氧体磁环J-42206-TC绕10匝后的阻抗ZS和频率的关系曲线。 图2铁氧体磁环的阻抗和频率的关系 在1～10MHz之间绕组到达最大阻抗，串联感抗XS和串联电阻RS（材料磁导率和损耗系数的函数）共同产生总阻抗Zt。
EMC技术一_电磁干扰的现象，产生条件与兼容标准 (2011-10-14 09:24) 分类：专业学习 一,电磁干扰的现象 一个典型的电磁干扰现象是电视机屏幕上的干扰条纹。这些条纹来自附近的数字设备，例如个人计算机、VCD、DVD或其它数字视频设备。 根据电磁理论，导体中变化的电流会产生电磁场辐射，电流变化率（频率）越高，则辐射效率越高。因此任何依靠高频电流工作的电子设备在工作时都会产生电场波辐射。这些电场波会对附近的敏感设备产生干扰。 数字视频设备与电视接收机之间的干扰问题之所以十分突出，就是因为电视机是灵敏度很高的电场波接收设备，而数字脉冲信号中含有丰富的高次谐波，这些高次谐波的辐射效率很高。 电磁兼容三要素：任何电磁兼容性问题都包含三个要素，即干扰源、敏感源和耦合路径，这三个要素中缺少一个，电磁兼容问题就不会存在。因此，在解决电磁兼容问题时，也要从这三个要素入手进行分析，查清这三个要素是什么，然后根据具体情况，采取适当的措施消除其中的一个。 二,产生电磁干扰的条件: 1,突然变化的电压或者电流即dv/dt或者di/dt很大.2,辐射导线或者传导天线.当电压或电流发生迅速变化时，就会产生电磁辐射现象，导致电磁干扰。 因此，最近电磁干扰问题日益突出的主要原因之一就是脉冲电路（数字电路、脉冲电源）的大量应用。凡是存在这种电压或电流突然变化的地方，都要考虑电磁干扰问题 三,常见的干扰源. 环境中的电磁干扰分为自然的和人为的两种。 自然干扰源：雷电是一种主要的自然干扰源，雷电产生的干扰可以传到数千公里以外的地方。雷电干扰的时域波形是叠加在一串小随机脉冲背景上的一个大尖峰脉冲。宇宙噪声是电离辐射产生的，在一天中不断变化。太阳噪声则随着太阳的活动情况剧烈变化。自然界的噪声主要会对通信造成干扰。 人为干扰源：电磁干扰产生的根本原因是导体中有电压或电流的变化，即较大的 dV/dt或dI/dt。dV/dt或dI/dt能够使导体产生电磁波辐射。一方面，人们可以利用这一特点实现特定的功能，例如，无线通信、雷达和其它功能，另一方面，电子设备在工作时，由于导体中的dV/dt、dI/dt，会产生伴随电磁辐射。无论主观上出于什么目的，客观上对电磁环境造成了污染。 随着电子技术的广泛应用，电磁污染的情况越来越严重。
切断电磁干扰传输途径——共模、差模电源线滤波器设计 电源线干扰可以使用电源线滤波器滤除，开关电源EMI滤波器基本电路如图6所示。一个合理有效的开关电源EMI滤波器应该对电源线上差模干扰和共模干扰都有较强的抑制作用。在图6中CX1和CX2叫做差模电容，L1叫做共模电感，CY1和CY2叫做共模电容。差模滤波元件和共模滤波元件分别对差模和共模干扰有较强的衰减作用。 共模电感L1是在同一个磁环上由绕向相反、匝数相同的两个绕组构成。通常使用环形磁芯，漏磁小，效率高，但是绕线困难。当市网工频电流在两个绕组中流过时为一进一出，产生的磁场恰好抵消，使得共模电感对市网工频电流不起任何阻碍作用，可以无损耗地传输。如果市网中含有共模噪声电流通过共模电感，这种共模噪声电流是同方向的，流经两个绕组时，产生的磁场同相叠加，使得共模电感对干扰电流呈现出较大的感抗，由此起到了抑制共模干扰的作用。L1的电感量与EMI滤波器的额定电流I有关，具体关系参见表1所列。 [4] 实际使用中共模电感两个电感绕组由于绕制工艺的问题会存在电感差值，不过这种差值正好被利用作差模电感。所以，一般电路中不必再设置独立的差模电感了。共模电感的差值电感与电容CX1及CX2构成了一个∏型滤波器。这种滤波器对差模干扰有较好的衰减。 除了共模电感以外，图6中的电容CY1及CY2也是用来滤除共模干扰的。共模滤波的衰减在低频时主要由电感器起作用，而在高频时大部分由电容CY1及CY2起作用。电容CY的选择要根据实际情况来定，由于电容CY接于电源线和地线之间，承受的电压比较高，所以，需要有高耐压、低漏电流特性。计算电容CY漏电流的公式是 ID=2πfCYVcY 式中：ID为漏电流； f为电网频率。 一般装设在可移动设备上的滤波器，其交流漏电流应<1mA；若为装设在固定位置且接地的设备上的电源滤波器，其交流漏电流应<3.5mA，医疗器材规定的漏电流更小。由于考虑到漏电流的安全规范，电容CY的大小受到了限制，一般为2.2～33nF。电容类型一般为瓷片电容，使用中应注意在高频工作时电容器CY与引线电感的谐振效应。 差模干扰抑制器通常使用低通滤波元件构成，最简单的就是一只滤波电容接在两根电源线之间而形成的输入滤波电路（如图6中电容CX1），只要电容选择适当，就能对高频干扰起到抑制作用。该电容对高频干扰阻抗甚底，故两根电源线之间的高频干扰可以通过它，它对工频信号的阻抗很高，故对工频信号的传输毫无影响。该电容的选择主要考虑耐压值，只要满足功率线路的耐压等
EMI滤波共模电感设计 正常工作的开关类电源（SMPS）会产生有害的高频噪声，它能影响连接到相同电源线上的电子设备像计算机、仪器和马达控制。用一个EMI滤波器插入电源线和SMPS之间能消除这类干扰（图1）。一个差模噪声滤波器和一个共模噪声滤波器能够串联或在许多情况下 单独使用共模噪声滤波器。 图1 EMI滤波器的插入 在一个共模滤波器内，电感的每一个绕阻和电源输入线中的任一根导线相串联。（对于电源的输入 线来讲）电感绕组的接法和相位是这样的，第一个绕组产生的磁通会与第二个绕组产生的磁通相削. 于是，除了泄漏阻抗的小损耗和绕组的直流电阻以外，电感至电源输入线的插入阻抗为零。由于磁 通的阻碍，SMPS的输入电流需要功率，因此将通过滤波器，滤波器应没有任何明显的损耗。 共模噪声的定义是出现在电源输入线的一根或二根导线上的有害电流通过电感的地返回噪声源的噪声。 此电流要视共模电感的任何一个或二个绕组的全部阻抗，因为它不能被返回的电流所抵消。共模噪声电压是电感绕组上的衰减，应从有害噪声中保持电源输入线的畅通。 1.1、选择电感材料 开关电源正常工作频率20KHz以上，而电源产生的有害噪声比20KHz高，往往在100KHz～50MHz之间。 对于电感来讲，大多数选择适当和高效率比的铁氧体，因为在有害频带内能提供最高的阻抗。当看到公共参数如磁导率和损耗系数就去识别材料是困难的。图2给出铁氧体磁环J-42206-TC绕10匝后的阻抗ZS和频率的关系曲线。 图2铁氧体磁环的阻抗和频率的关系
在1～10MHz之间绕组到达最大阻抗，串联感抗XS和串联电阻RS（材料磁导率和损耗系数的函数）共同产生总阻抗Zt。 图3所示为图2中铁氧体材料的磁导率和损耗系数与频率的函数关系。由于感抗引起的下降，导致磁导率在750KHz以上的下降；由于电阻取决高频的源阻抗所以损耗系数随频率而增加。 铁氧体磁环的磁导率、损耗系数和频率的关系 图3 图4给出三种不同材料的总阻抗和频率的关系 J材料在超过1～20MHz范围内具有高的总阻抗，它最广泛地应用于共模滤波器的扼流圈。在1MHz，W材料阻抗比J材料高20-50％，当低频噪声是主要问题时经常应用J材料；K材料可用于2MHz以上，因为在此频率范围内它产生的阻抗比J材料高直至100％。在2MHz 以上或以下，对于滤波器所要求的规范，J或W是优先的。图4三种不同材料的阻抗和频率的关系。 1.2、磁芯的形状 对于共模噪声滤波器环形磁芯是最普及的，他们不贵、泄漏磁通也低。环形磁芯必须 用手绕制（或在独特的环形绕线机上绕制）。正常情况要用一个非金属的分隔板放置在两 个绕组之间，以及为了和PC板连接，这个绕制器件还需环氧化在印制板的头部。具有附件
电磁干扰诊断技巧实例分析 一.前言 关于电磁干扰的对策，许多刚接触的工程师往往面临一个问题，虽然看了不少对策的书籍，但是却不知要用书中的那些方法来解决产品的EMI问题。这是一个很实际的问题，看别人修改似乎没什么困难，对策加了噪声便能适当的降低，而自己修改时下了一大堆对策，找了一大堆的问题点，却总不能有效地降低噪声。 事实上，这往往也是EMI修改最耗时间的地方，笔者把一些基本的判断方法做详细的介绍，以提供刚入门或正面临EMI困扰问题的读者参考，整理了一些原则与判断技巧，希望能够对读者有帮助。 二. 水平、垂直判断技巧 EMI的测试接收天线分为水平与垂直二个极化，亦即要分别测试记录此二个天线方向的最大读值，噪声必须要在天线为水平及垂直测量时皆能符合规格，测量天线要测量量水平及垂直二个方向，除了要记录到噪声最大时的读值外，也能显示出噪声的特性，由这个特性的显示，我们可初步判断造成EMI问题的重点，对于细部的诊断是很有帮助的，通常这个方法是很容易为修改对策人员所忽略。在本期的分析中，笔者要介绍几种EMI的判图技巧，也就是如何从静态的频谱分析仪所得到的 噪声频谱图做初步的分析，另外也会介绍一般对策修改人员最常用的一些动态分析技巧。 许多工程师常常花了许多时间与精神，却感觉无法掌握到重点，可能就是缺乏基本分析的技巧，在噪声的判断上有一些混淆，如果能够掌握一些分析方法，可以节省不少对策的时间。这里所提的一些方法，一直被不少资深的EMI工程师视为秘诀，因为其中往往是累积了多年的心得与经验才体悟出来的方法，而这些方法通常都是非常有效的。 实例一水平与垂直读值的差异 说明：
1.这是Modem&Telephone的产品，读者可以很明显地看出来，天线水平时的噪 声和垂直时的噪声有很大的差异，那么这其中代表了什么意义呢？ 分析讨论 要清楚的认识这个问题，首先必须要了解天线的基本理论，我们先假设发射与接收天线皆为偶极天线。 发射天线接收天线 上图为当发射天线与接收天线同方向时，由于所产生的电磁波极化相同，故此时接收天线可得到最大的共振接收强度 发射天线接收天线 当发射天线与接收天线不同方向时，则由于发射天线的电磁波为水平极化，而接收 天线的电磁波为垂直极化，故在共振接收的强度上最小。 以上述这个观念来分析水平与垂直噪声的强度差异，当接收天线为水平时噪声强度较高，可以推测此噪声来源主要是由产品内或外的水平线所造成，而当接收天线为垂直时噪声强度较高，可以推测此噪声来源主要是由产品内或外的垂直线所造成，也就是从天线共振的角度去思考问题，把产品的辐射源也想象成一假想的天线，那么在相同方向其所造成的共振效应会最大。 以这个观点来看问题有时往往很快能找到问题的重点，尤其是一些比较复杂的产品其内部及外部皆有许多导线、连接线的产品，如果能先以水平、垂直的读值做初步的分析，则比较不容易误判造成噪声的机制。 实例二水平与垂直读值的差异
电磁兼容及电源滤波器概述 近年来，电磁干扰问题越来越成为电子设备或系统中的一个严重问题，电磁兼容技术已成为许多技术人员和管理人员十分重视的内容。原因是：1.电子设备的密集度已成为衡量现代化程度的一个重要指标，大量的电子设备在同一电磁环境中工作，电磁干扰的问题呈现出前所未有的严重性；2.现代电子产品的一个主要特征是数字化，微处理器的应用十分普遍，而这些数字电路在工作时，会产生很强的电磁干扰发射。不仅使产品不能通过有关的电磁兼容性标准测试，甚至连自身的稳定工作都不能保证；3.电磁兼容标准的强制执行使电子产品必须满足电磁兼容标准的要求；4.电磁兼容性标准已成为西方发达国家限制进口产品的一道坚固的技术壁垒。入世后，这种技术壁垒对我们的障碍会更大。 一电磁兼容概述 电磁兼容定义（Electromagnetic Compatibility即EMC） 国军标（GJB72-85）中给出电磁兼容的定义是：“设备（系统、分系统）在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。即：该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其它设备的电磁发射导致或遭受不允许的降级；它也不会使同一电磁环境中其他设备（系统、分系统）因受其电磁发射而导致或遭受不允许的降级。” 名词解释： 电磁骚扰Electromagnetic disturbance： ——任何可能引起装置、设备或系统性能低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。 注：电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化”。 （EMI）电磁干扰Electromagnetic interference : ——电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降”。从直流到300GHZ。 （RFI）射频干扰 Radio frequency interference: ——不需要的无线电噪声（广播）频率在 10KHZ---1000MHZ。（EMP）电磁脉冲Electromagnetic pulse: ——宽带高密度瞬变现象，如闪电、核爆炸。 （ESD）静电放电Electrostatic discharge: ——由静电磨擦产生的瞬变现象。
共模滤波器设计指南 简介 选择共模滤波器的元件值不需要很复杂的过程。可使用标准过滤器排列来取得相对简单和直观的设计过程，虽然这些排列可能经过修改以使用预先定义好的元件值。 概述 线路滤波器防止在电子设备和AC线路之间产生过多噪音；一般而言，重点还是对AC 线路的保护。图1显示了在AC线路（通过全阻抗匹配电路）和（噪音）电源转换器之间使用共模滤波器的情况。共模噪音（噪音在接地的两条线路上同时产生）的运动方向是从负载端进入滤波器，这样两个线路共有的噪音得到很大衰减。最后，滤波器加到AC线路（通过全阻抗匹配电路）上的输出小到可以忽略不计。 图1 通用线路滤波 设计共模滤波器必须设计两个相同的差动滤波器。其中每个滤波器分别对应两极的线路，而每一边的感应器分别耦合一个磁芯。 图2 共模感应器 对于差动输入电流（从A到B的输入是沿L1，从B到A是沿L2），两个感应器之间的耦合净磁通量为0。 任何差动信号引起的自感应是两个滤波器耦合不好引起的。滤波器作为独立元件工作，其漏感对差动信号做出响应：漏感衰减了差动信号。 当感应器L1和L2收到接地的同一电极的相同信号，它们都会在共用的磁芯中产生一个非零的净通量。两个感应器于是作为独立元件工作，其共同的自感应对共同的差动信号做出响应：共同的自感应衰减了共同的差动信号。 一阶滤波器 设计最简单、最便宜的滤波器是一阶滤波器。这种滤波器使用单个反应元件来储存波谱能量的特定波段，而不将能量传递到负载。在低通共模滤波器中，使用的反应元件是共模线圈。 滤波器的自感应值是用负载（单位：欧姆）除以信号将衰减时及超过这一水平的角频率。例如，在50欧姆的负载中，当频率达到4000HZ或以上水平时候信号开始衰减，则需要使用1.99mH（50/（2π×4000））的感应器。其相应的共模滤波器配置如下图： 图3 一阶（单极）共模滤波器 频率达到4000HZ时，衰减量为3dB，每增加8HZ，衰减6dB。由于最主要的感应器对一阶滤波器的依赖性，因此必须考虑线圈自感应的变动。例如，额定自感应值变动±20%意味着名义33dB，4000HZ的频率其实际范围在3332-4999HZ。典型做法是规定共模滤波器的自感应值为最小值，这样就保证了交叉频率不会升得太高。但是，在选择一阶低通滤波器的线圈时要加以注意，因为比典型和最小值高得多的自感应值可能限制线圈可使用的衰减波段。
开关电源EMI滤波器的设计 要使EMI滤波器对EMI信号有最佳的衰减特性，设计与开关电源共模、差模噪声等效电路端接的EMI滤波器时，就要分别设计抗共模干扰滤波器和抗差模干扰滤波器才能收到满意的效果。 1．抗共模干扰的电感器的设计 电感器是在同一磁环上由两个绕向与匝数都相同的绕组构成。当信号电流在两个绕组流过对，产生的磁场恰好抵消，它可几乎无损耗地传输信号。因此，共模电流可以认为是地线的等效干扰电压Ug所引起的干扰电流。当它流经两个绕组时，产生的磁场同相叠加，电感器对干扰电流呈现出较大的感抗，由此起到了抑制地线干扰的作用。电路如图1所示。 信号源至负载RL连接线的电阻为Rcl、Rc2，电感器自感为L1、L2，互感为M，设两绕组为紧耦合，则得到L1＝L2＝M。由于Rc1和RL串联且Rc1＜＜RL，则可以不考虑Vg，Vg 被短路可以不考虑Vg的影响。其中（Is是信号电流，Ig是经地线流回信号源的电流。由基尔霍夫定律可写出：
式（2）表明负载上的信号电压近似等于信号源电压，即共模电感传输有用信号时几乎不引入衰减。由（1）式得知，共模千扰电流Ig随f：fc的比值增大而减小。当f：fc的比值趋于无穷时，Ig=0，即干扰信号电流只在电感器的两个绕组中流过而不经过地线，这样就达到了抑制共模干扰的作用。所以，可以根据需要抑制的干扰电压频率来设置电感器截止频率。一般来说，当干扰电压频率f≥5fc时，即Vn：Vg≤0.197，就可认为达到有效抑制地线中心干扰的目的。 2．抗差模干扰的滤波器设计 差模干扰的滤波器可以设计成Π型低通滤波器，电路如图2所示。这种低通滤波器主要是设置电路截止频率人的值达到有效地抑制差模传导干扰的目的。
电磁干扰的来源及屏蔽方法介绍 EMC问题常常是制约中国电子产品出口的一个原因，本文主要论述EMI的来源及一些非常具体的抑制方法。 电磁兼容性（EMC）是指一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰（IEEE C63.12-1987）。对于无线收发设备来说，采用非连续频谱可部分实现EMC性能，但是很多有关的例子也表明EMC并不总是能够做到。例如在笔记本电脑和测试设备之间、打印机和台式电脑之间以及蜂窝电话和医疗仪器之间等都具有高频干扰，我们把这种干扰称为电磁干扰（EMI）。EMC问题来源 所有电器和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压电流变化，有时变化速率还相当快，这样会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。 EMI有两条途径离开或进入一个电路：辐射和传导。信号辐射是通过外壳的缝、槽、开孔或其他缺口泄漏出去；而信号传导则通过耦合到电源、信号和控制线上离开外壳，在开放的空间中自由辐射，从而产生干扰。 很多EMI抑制都采用外壳屏蔽和缝隙屏蔽结合的方式来实现，大多数时候下面这些简单原则可以有助于实现EMI屏蔽：从源头处降低干扰；通过屏蔽、过滤或接地将干扰产生电路隔离以及增强敏感电路的抗干扰能力等。EMI抑制性、隔离性和低敏感性应该作为所有电路设计人员的目标，这些性能在设计阶段的早期就应完成。 对设计工程师而言，采用屏蔽材料是一种有效降低EMI的方法。如今已有多种外壳屏蔽材料得到广泛使用，从金属罐、薄金属片和箔带到在导电织物或卷带上喷射涂层及镀层（如导电漆及锌线喷涂等）。无论是金属还是涂有导电层的塑料，一旦设计人员确定作为外壳材料之后，就可着手开始选择衬垫。 金属屏蔽效率 可用屏蔽效率（SE）对屏蔽罩的适用性进行评估，其单位是分贝，计算公式为：
共模和差模信号与滤波器 山东莱芜钢铁集团动力部周志敏(莱芜271104) 1概述 随着微电子技术的发展和应用，电磁兼容已成为研究微电子装置安全、稳定运行的重要课题。抑制电磁干扰采用的技术主要包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等。而干扰源的传播途径分为传导干扰和辐射干扰。传导噪声的频率范围很宽，从10kHz～30MHz，仅从产生干扰的原因出发，通过控制脉冲的上升与下降时间来解决干扰问题未必是一个好方法。为此了解共模和差模信号之间的差别，对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。在抑制电磁干扰的各项技术中，采用滤波技术对局域网（LAN）、通信接口电路、电源电路中减少共模干扰起着关键作用。所以掌握滤波器的工作原理和其实用电路的结构及其正确的应用，是微电子装置系统设计中的一个重要环节。 2差模信号和共模信号 差模信号又称为常模、串模、线间感应和对称信号等，在两线电缆传输回路，每一线对地电压用符号V1和V2来表示。差模信号分量是VDIFF。纯差模信号是：V1=－V2；其大小相等，相位差180°；VDIFF=V1－V2，因为V1和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过，差模信号的电路如图1所示。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。差模干扰侵入往返两条信号线，方向与信号电流方向一致，其一种是由信号源产生，另一种是传输过程中由电磁感应产生，它和信号串在一起且同相位，这种干扰一般比较难以抑制。 共模信号又称为对地感应信号或不对称信号，共模信号分量是VCOM，纯共模信号是：VCOM=V1=V2；大小相等，相位差为0°；V3=0。共模信号的电路如图2所示。干扰信号侵入线路和接地之间，干扰电流在两条线上各流过二分之一，以地为公共回路；原则上讲，这种干扰是比较容易消除的。在实际电路中由于线路阻抗不平衡，使共模信号干扰会转化为不易消除的串扰干扰。 3滤波器 滤波器可以抑制交流电源线上输入的干扰信号及信号传输线上感应的各种干扰。滤波器可分为交流电源滤波器、信号传输线滤波器和去耦滤波器。交流电源滤波器大量应用在开关电源的系统中，既可以抑制外来的高频干扰，还可以抑制开关电源向外发送干扰。来自工频电源或雷击等瞬变干扰，经电源线侵入电子设备，这种干扰以共模和差模方式传播，可用电源滤波器滤除。在滤波电路中，有很多专用的滤波元件（如铁氧体磁环），它们能够改善电路的滤波特性，恰当地设计和使用滤波器是抗干扰技术的重要手段。例如开关电源通过传导和辐射出的噪声有差模和共模之分，差模噪声采用π型滤波器抑制，如图3(a)所示。图3（a）中，LD为滤波扼流圈。若要对共模噪声有抑制能力，应采用如图3（b）所示的滤波电路。图3（b）中，LC为滤波扼流圈。由于LC的两个线圈绕向一致，当电源输入电流流过LC时，所产生的磁场可以互相抵消，相当于没有电感效应，因此，它使用磁导率高的磁芯。LC对共模噪声来说，相当于一个大电感，能有效地抑制共模传导噪声。开关电源输入端分别对地并接的电容CY对共模噪声起旁路作用。共模扼流圈两端并联的电容CX对共模噪声起抑制作用。R为CX 的放电电阻，它是VDE 0806和IEC 380安全技术标准所推荐的。图3（b）中各元件参数范围为：CX=0.1μF～2μF； CY=2.0nF～33nF；LC=几～几十mH，随工作电流不同而取不同的参数值，如电流为25A时LC=1.8mH；电流为0 3A时，LC=47mH。另外在滤波器元件选择中，一定要保证输入滤波器的谐振频率低于开关电源的工作频率。
EMI滤波器的设计原理 随着电子设备、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日益严重并形成一种公害。特别是瞬态噪声干扰，其上升速度快、持续时间短、电压振幅度高(几百伏至几千伏)、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防，这已引起国内外电子界的高度重视。 电磁干扰滤波器(EMI Filter)是近年来被推广应用的一种新型组合器件。它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性，可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。 1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用 1.11 构造原理 电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为10kHz~30MHz，最高可达150MHz。根据传播方向的不同，电源噪声可分为两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。这表明噪声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰的对象，又是一个噪声源。若从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。串模干扰是两条电源线之间(简称线对线)的噪声，共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。因此，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性(EMC)的要求，也必须是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。此外，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。 1.2 基本电路及典型应用 电磁干扰滤波器的基本电路如图1所示。 该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端，使用时外壳应接通大地。电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤波电容C1~C4。Ｌ对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，故称作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上，当有电流通过时，两个线圈上的磁场就会互相加强。L的电感量与EMI滤波器的额定电流 有关，参见表1。 需要指出，当额定电流较大时，共模扼流圈的线径也要相应增大，以便能承受较大的电流。此外，适当增加电感量，可改善低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器，容量范围大致是0.01mF~0.47μF，主要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端，并将电容器的中点接地，能有效地抑制共模干扰。C3和C4亦可并联在输入端，仍选用陶瓷电容，容量范围是2200pF~0.1μF。为减小漏电流，电容量不得超过0.1μF，并且电容器中点应与大地接通。C1~C4的耐压值均为
差模滤波和共模滤波 1 差模滤波 低频滤波可以分为两类，差模滤波和共模滤波。根据前面的讨论，差模滤波试图减小电源线中通过地线返回的噪声。这就意味着电源线中的噪声首先会流出机壳再通过地线返回。因此滤波的策略就是在噪声流出机壳之前先将电源线的噪声旁路到地线中去，这样，噪声形成回路而且不会被测量到。可以在电源线中串联一个电感，阻止其流出，同时，在电源线和地线之间跨接一个电容，为噪声提供一个低阻抗回路。 商用与军用 尽管在前面对商用滤波和军用滤波的讨论已经表明了两者密切相关，但在设计一个低频差模滤波器的时候仍然会有不同之处。问题是设计一个电感在前电容在后的滤波器还是一个电感在后电容在前的滤波器(从电源内部向外部供电看)。商业测试方法通常测量电压，而且阻抗源相对比较大(50Ω)。可以利用这个阻抗源来阻断噪声，因此采用电感在前电容在后的滤波器更好，如图9-17所示。 在某些情况下，噪声的幅值很小，可能不需要电感，这个电容就与50Ω的电阻组成分压网络，电容阻抗通常很小，因此可以分流大部分的噪声。为使电路正常工作，电容的ESR 非常关键。在这种应用场合，需要采用多层瓷片电容或金属化塑料电容。 针对军用测试时，相反地，阻抗源是个低阻抗(10μF 电容)，通过测量电流来测试噪声。为防止噪声电流流过这个低阻抗，需要采用电容在前电感在后的滤波器(如图9-18所示)。 在这种情况下(与商业用途不一样)，毫无疑问，这个电容作为输入电容，如大的电解电容已经存在，最好在这个电容上再并联一个1μF 或100nF 的瓷片电容(或者同时并联——一般1μF 的电容在1MHz 以下有效而100nF 的电容可以工作到10MHz)。这个方法通常用来解决大电容在高频下特性差的问题。 交流 电容 低阻抗回路
电磁干扰滤波器设计 随着电子产品集成度愈来愈高，所包含的功能愈来愈多，且售价愈来愈低，电子产品所遇到电磁干扰的问题自然也就更加严重。电子产品为实现重量轻、体积超薄、小巧的目标，以迎合消费者易于携带的需求，在电路板的设计上以高集成度为设计导向：采用相同功能、但体积或面积更小的组件，拿掉原本用作电磁干扰防护的金属屏蔽、改用更细的地线或更小块的地平面(ground plane)用作接地等。这些措施不仅能达到使产品外形轻巧的目的，更能节省许多产品开发的费用以及量产后的成本，但却极不利于电磁干扰问题的解决。 ?为有效解决电子产品电磁干扰的问题，并能兼顾静电放电(ESD)防护的功用，可以采用具有静电放电防护功能的电磁干扰滤波器(EMI+ESD filter)。图1所示即为常见的π型低通滤波器。在Input及Output端点之间的组件，可以是电阻或是电感组件。是采用电阻还是电感，应视产品的实际应用所需而定。 ?由于电磁干扰滤波器多应用于电子产品的输出入端口，π型(π-model)低通滤波器架构中的Input端点及Output端点对GND的电容，一般会采用静电放电防护组件，以兼做静电放电防护之用。 ?晶焱科技(Amazing Microelectronic Corp.)在静电放电防护技术上已累积了丰富的经验与技术。公司开发的应用于液晶显示器的电磁干扰滤波器产品基本架构如图2所示。由图2电路示意图可知：π型低通滤波器的Input与Output 之间是采用电阻(RI/O)组件桥接，Input端点及Output端点对GND的电容则是采用双向导通(bi-directional)的瞬时电压抑制器(TVS)。因此，该系列产品
共模滤波电感器不是电感量越大越好.主要看你要滤除的共模干扰的频率范围,先说一下共模电感器滤波原理:共模电感器对共模干扰信号的衰减或者说滤除有两个原理,一是靠感抗的阻挡作用,但是到高频电感量没有了靠的是磁心的损耗吸收作用;他们的综合效果是滤波的真实效果.当然在低频段靠的是电感量产生的感抗.同样的电感器磁心材料绕制成的电感器,随着电感量的增加,Z阻抗与频率曲线变化的趋势是随着你绕制的电感器的电感量的增加,Z 阻抗峰值电时的频率就会下降,也就是说电感量越高所能滤除的共模干扰的频率越低,换句话说对低频共模干扰的滤除效果越好,对高频共模信号的滤除效果越差甚至不起作用. 这就是为什么有的滤波器使用两级滤波共模电感器的原因一级是用低磁导率(磁导率7K以下铁氧体材料甚至可以使用1000的NiZn材料) 材料作成共模滤波电感器,滤出几十MHz 或更高频段的共模干扰信号,另一级采用高导磁材料(如磁导率10000h00的铁氧体材料或着非晶体材料)来滤除1MHz以下或者几百kHz的共模干扰信号. 因此首先要确认你要滤除共模干扰的频率范围然后再选择合适的滤波电感器材料. 共 模电感的测量与诊断 电源滤波器的设计通常可从共模和差模两方面来考虑。共模滤波器 最重要的部分就是共模扼流圈，与差模扼流圈相比，共模扼流圈的一个 显著优点在于它的电感值极高，而且体积又小，设计共模扼流圈时要考 虑的一个重要问题是它的漏感，也就是差模电感。通常，计算漏感的办 法是假定它为共模电感的1%，实际上漏感为共模电感的 0.5% ～ 4%之 间。在设计最优性能的扼流圈时，这个误差的影响可能是不容忽视的。 漏感的重要性 漏感是如何形成的呢？紧密绕制，且绕满一周的环形线圈，即 使没有磁芯，其所有磁通都集中在线圈“芯”内。但是，如果环形线圈 没有绕满一周，或者绕制不紧密，那么磁通就会从芯中泄漏出来。这种 效应与线匝间的相对距离和螺旋管芯体的磁导率成正比。共模扼流圈有 两个绕组，这两个绕组被设计成使它们所流过的电流沿线圈芯传导时方 向相反，从而使磁场为0。如果为了安全起见，芯体上的线圈不是双线 绕制，这样两个绕组之间就有相当大的间隙，自然就引起磁通“泄漏”， 这即是说，磁场在所关心的各个点上并非真正为0。共模扼流圈的漏感 是差模电感。事实上，与差模有关的磁通必须在某点上离开芯体，换句 话说，磁通在芯体外部形成闭合回路，而不仅仅只局限在环形芯体内。 如果芯体具有差模电感，那么，差模电流就会使芯体内的磁通 发生偏离零点，如果偏离太大，芯体便会发生磁饱和现象，使共模电感 基本与无磁芯的电感一样。结果，共模辐射的强度就如同电路中没有扼 流圈一样。差模电流在共模环形线圈中引起的磁通偏离可由下式得出：
一、初识共模电感 共模电感(Common mode Choke)，也叫共模扼流圈，常用于电脑的开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。在板卡设计中，共模电感也是起EMI滤波的作用，用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。 图1 各种CMC 小知识：EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰) 计算机内部的主板上混合了各种高频电路、数字电路和模拟电路，它们工作时会产生大量高频电磁波互相干扰，这就是EMI。EMI还会通过主板布线或外接线缆向外发射，造成电磁辐射污染，不但影响其它的电子设备正常工作，还对人体有害。 PC板卡上的芯片在工作过程中既是一个电磁干扰对象，也是一个电磁干扰源。总的来说，我们可以把这些电磁干扰分成两类：串模干扰(差模干扰)与共模干扰(接地干扰)。以主板上的两条PCB走线(连接主板各组件的导线)为例，所谓串模干扰，指的是两条走线之间的干扰；而共模干扰则是两条走线和PCB地线之间的电位差引起的干扰。串模干扰电流作用于两条信号线间，其传导方向与波形和信号电流一致；共模干扰电流作用在信号线路和地线之间，干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向，并以地线为公共回路，如图1-1所示。
图2是我们常见的共模电感的内部电路示意图，在实际电路设计中，还可以采用多级共模电路来更好地滤除电磁干扰。此外，在主板上我们也能看到一种贴片式的共模电感(图3)，其结构和功能与直立式共模电感几乎是一样的。 图4 贴片CMC 二、从工作原理看共模电感 为什么共模电感能防EMI？要弄清楚这点，我们需要从共模电感的结构开始分析。 图5 共模电感滤波电路 图4是包含共模电感的滤波电路，La和Lb就是共模电感线圈。这两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制反向)。这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。 事实上，将这个滤波电路一端接干扰源，另一端接被干扰设备，则La和C1，Lb和C2就构成两组低通滤波器，可以使线路上的共模EMI信号被控制在很低的电平上。该电路既可以抑制外部的EMI信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号，能有效地降低EMI干扰强度。 小知识：漏感和差模电感