emi滤波器设计规范

L40 3 1 .8 mH
2 0D4 7 1 K ZP4 0 1
C4 03 2 23 K2 5 0V/Y2
C4 07 3 32 K2 5 0V/Y2
其中 R401、R402 为放电电阻，为了停电后泄放 X 电容上的存留的电荷，ZP401 为压敏 电阻，增加静电和浪涌的抗扰度。两级 EMI 滤波器，第一级未加 Y 电容。下面是 CE 认证实 验室的传导发射和辐射发射的满载时的实验数据。设计满足 CE 认证的要求。
2) X 电容： CX 指的是应用于这样的场合：当电容失效后，不会导致电击穿现象，不会危及人生安 全。CX 除了要承受电源相线与中线的电压之外，还要承受相线与中线之间各种干扰源的峰 值电压。 根据差模电容应用的最坏情况和电源断开的条件， CX 电容器的安全等级又分为 CX1 和 CX2 两个等级
用于设备的峰值电压 CX 电容等级 VP 出现瞬态 CX1 VP>1.2kV 浪涌峰值 CX2 VP<1.2kV 一般场合 应用场合
CY max
Ig Vm 2 f m
103 (μF)
（12）
如 GJB151A-97 中规定，每根导线的线与地之间的电容值，对于 50Hz 的设备，应小于
0.1μF 对于 400Hz 的设备，应小于 0.02μF ；对于负载小于 0.5kW 的设备，滤波电容量
不应超过 0.03μF 。标准中的规定除了要满足（12）式外，还要求 CY 电容在电气和机械 安全方面有足够的余量，避免在极端恶劣的条件下出现击穿短路的现象。因为这种电容 要跟安全地相连，而设备的机壳也要跟安全地相连，所以这种电容的耐压性能对保护人 生安全有至关重要的作用，一旦设备或装置的绝缘失效，可能危及到人的生命安全。因 此 CY 电容要进行 1500－1700V 交流耐压测试 1 分钟。 各国家的泄漏电流规定如下：
4) 差模电感 共模电感 Lc 的漏感 Lg 也可抑制差模噪声， 有时为了简化滤波器， 也可以省去 LD。 经验表明， 漏感 Lg 量值多为 Lc 量值的 0.5％～2％。Lg 可实测获得。此时，相应地 Cx1、Ccx2 值要更大 6、 器件取值的范围：
CX=0.1μF～2μF；CY=2.0nF～33nF；LC=几～几十 mH
CY 的电流，由于流过电容的电流由电源电压，电源频率和电容值共同决定，所以漏电
流可以由下式估算： I g Vm 2 f m CY 106 (mA) 其中 Vm 为 电源电压， f m 为电源频率。 由于漏电流的大小对于人生安全至关重要， 不同国家对不同电子设备接地漏电流都做了 严格的规定。若对最大漏电流做出了规定，则可由（11）式可以求出最大允许接地电容 值（即 CY 电容的值） ：
fR, DM
1 2 2 (2LDM LC)CX1
差模和共模的衰减曲线如下：
图 5：衰减曲线
六、滤波器设计： 1、 测量干扰源等效阻抗 Zsource 和电网等效阻抗； 2、 测量出未加滤波器前的干扰噪声频谱， 并利用噪声分离器将共模噪声 VMEASUREE,CM 和差模噪声 Vmeasure,CM 分离，做出相应的干扰频谱； 3、 计算滤波器所需要的共模、差模衰减：(Vreq,CM)dB=(Vmeasure,CM)－(Vstandard,CM)＋3dB (Vreq,DM)dB=(Vmeasure,DM)－(Vstandard,DM)＋3dB 4、 斜率分别为 40dB/dec 和 60dB/dec 的两条斜线与频率轴的交点即为 fR,CM 和 fR，DM。 作 Vmeasure，CM－f 和 Vmeasure，DM－f 的切线，切线斜率分别为 40dB/dec 和 60dB/dec， 比较可知，只要测量他们与频率轴的交点，即可得出 fR,CM 和 fR，DM
滤波器设计一般含有共模电感和差模电感，如果差模电感以共模电感的漏感代替，设计电 路为下图：
L
C Y1
C
X1
L
C
C Y2
X2
C Y2
C Y1
N
图 1：EMI 滤波器典型结构 设计电路的模型为下图
L
50Ω 50Ω
CX1
CY LC LD CX2
骚扰源
N
CY
图 2：一般模型 共模模型如下
LN
LC 25Ω
LD/2
7、 注意事项： a 为了滤波器的安全可靠工作(散热和滤波效果) , 除滤波器一定要安装在设备的机架 或机壳上外, 滤波器的接地点应和设备机壳的接地点取得一致, 并尽量缩短滤波器的接地 线。 若接地点不在一处, 那么滤波器的泄漏电流和噪声电流在流经两接地点的途径时, 会将 噪声引入设备内的其他部分。 其次, 滤波器的接地线会引入感抗, 它能导致滤波器高频衰减 特性的变坏。 所以, 金属外壳的滤波器要直接和设备机壳连接。 如外壳喷过漆, 则必须刮去 漆皮； 若金属外壳的滤波器不能直接接地或使用塑封外壳滤波器时, 它与设备机壳的接地 线应可能短。 b 滤波器要安装在设备电源线输入端 , 连线要尽量短; 设备内部电源要安装在滤波器
在电强度试验期间所加的峰值电压 VP 对 C<0.33uF, VP=4kV 对 C>0.33uF, VP= 4e(0.33C ) kV 1.4kV
若 CX 的安全性能（即耐压性能）欠佳，在上述的峰值电压出现时，它有可能被击 穿，它的击穿虽然不危及人生安全，但会使得滤波器的功能下降或丧失。通常 EMI 滤 波器的差模电容必须经过 1500－1700V 直流电压 1 分钟耐压测试。
Frequency in Hz
EN 55011 Electric Field Strength 3 m QP.LimitLine Preview Result 1V Preview Result 1H Final Result 1
辐射实验数据
图 6：差模滤波参数确定：实线为共模目标衰减；虚线为斜率为 40dB/dec 切线
图 7：共模滤波参数确定：实线为差模目标衰减；虚线为斜率为 60dB/dec 切线 5、 器件选择：
1) Y 电容： 用于电子设备电源的 EMI 滤波器共模滤波性能常常受到共模电容 CY 的制约。 CY 电容即跨接在相线或中线与安全地之间的电容。接地的电流主要就是指流过共模电容
2CYபைடு நூலகம்
共模 噪声
图 3：共模模型 LCM=LC+LD/2 CCM=2CY (1) (2) (LC LD/2)
fR, CM
1 1 2 (LC LD / 2) 2 C y 2 LC 2 C y
差模模型如下：
LN
100Ω
LC
CX1
2LD
CX2 CY/2
共模 噪声
图 4：差模模型
LDM=2LD+LC (3) CDM=Cx1/2=Cx2/2（4） (CY/2 可省略)
3 0A/25 0 V 1M 1M R4 01 R4 02 F40 1 4 mH L40 2 C4 02 2 23 K2 5 0V/Y2 C4 06 3 32 K2 5 0V/Y2
C4 01 3 34 K/2 5 0 V C4 04 3 34 K/2 5 0 V C4 05 3 34 K/2 5 0 V
传导实验数据
Electric Field Strength 90 80 70 60 EN 55011 Electric Field Strength 3 m QP
Level in dB 礦 /m
50 40 30 20 10 0 30M
50M 60M
80M 100M
200M
300M
400M 500M
800M 1G
Volt age wit h 4-Line-LISN
80 EN 55011Volt age on MainsQP A 1GROUP 70 60 50 EN 55011Volt age on MainsAV A 1GROUP
Level in dB 礦
40 30 20 10 0 150k
300k 400k500k
3) 共模电感：
LC (
1 2fR，CM
)2
1 2CY
电感的取值、材料的选取原则从以下几个方面考虑：第一，磁芯材料的频率范围要 宽，要保证最高频率在1GHz，即在很宽的频率范围内有比较稳定的磁导率；第二，磁 导率高，但是在实际中很难满足这一要求，所以，磁导率往往是分段考虑的。磁芯材料 一般是铁氧体或者铁粉芯，更好的材料如微晶等。
的输出端。 若滤波器在设备内的输入线长了, 在高频端输入线就会将引入的传导干扰耦合给 其他部分。若设备内部电源安装在滤波器的输入端, 由于连线过长, 也会导致同样的结果。 c 确保滤波器输入线和输出线分离。 若滤波器输入、 输入线捆扎在一起或相互安装过近, 那么由于它们之间的耦合, 可能使滤波器的高频衰减降低。 若输入、 输出线必须接近, 那么 都必须采用双绞线或屏蔽线。 以上只涉及到单级滤波器的设计，LC 型滤波器衰减程度只有 40dB/dec，当要求衰减程 度在 60～80dB 以上的指标时，需要使用多级滤波器。 推荐带有开关电源的仪表，用二级 EMI 滤波器。这样更容易通过传导和辐射的试验。 设计举例：2KVA 交流测试电源输入 EMI 滤波器的参数如下：
800k 1M
2M
3M
4M 5M 6M
8M 10M
20M
30M
Frequency in Hz
EN 55011 Voltage on Mains QP EN 55011 Voltage on Mains AV Preview Result 1 Preview Result 2 Final Result 1 Final Result 2 A 1GROUP.LimitLine A 1GROUP.LimitLine
EMI 滤波器设计规范
一、目的： 1、 抑制设备内部 EMI，通过电源线，对电网和其他电子设备的干扰，通过 EMC 的传 导和辐射试验测试； 2、 抑制电网和外部设备 EMI 通过电源输入线对设备的干扰，通过 EMC 的抗扰度试 验测试； 二、参考标准： GJB 151A-97 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求 GB/T 17626.1-1998 电磁兼容 实验和测量技术 抗扰度实验总论 GB 17625.1-2003 电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流镇≤16 A) GB/T 14472-1998 抑制电源电磁干扰用固定电容器 三、设计原则： 1、 阻抗失配原则：源内阻是高阻抗的，则滤波器的输入阻抗就应该是低阻抗的，反 之也同样成立； 2、 干扰分离原则：共模干扰与差模干扰分开测量，分开设计滤波参数； 四、设计要求： 1) 规定要求的阻带频率和阻带衰减； （满足某一特定频率 fstop 有需要 Hstop 的衰减） ； 2) 对电网频率低衰减（满足规定的通带频率和通带低衰减） ； 3) 低成本。 五、滤波器模型及阻抗失配端接要求：