什麽是電源濾波器

電源濾波器的基本原理電源濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路所構成，它允許直流或50Hz電流通過，對頻率較高的幹擾信號則有較大的衰減。由於幹擾信號有差模和***模兩種，因此電源濾波器要對這兩種幹擾都具有衰減作用。電源濾波器的主要指標當我們選用電源濾波器時，應主要考慮三個方面的指標；首先是電壓/電流，其次是插入損耗，最後是結構尺寸。由於濾波器內部壹般是經過灌封處理的，因此環境特性不是主要問題。但是所有的灌封材料和濾波電容器的溫度特性對電源濾波器的環境特性有壹定的影響。a）電壓、電流對使用效果的影響電源有交流直流之分，與此相對應，許多廠家的電源濾波器也分為交流和直流兩種。從原理上講，交流電源濾波器既可用在交流電源上，也可在直流電源上使用；但直流電源濾波器不能用在交流的場合，這主要因為直流濾波器中的電容器的耐壓較低，並且有可能其交流損耗較大，導致過熱。即使直流濾波器耐壓沒有問題，由於直流濾波器中使用了容量較大的***模濾波電容器，如果在交流的場合會產生漏電流超標的問題。因此，直流電源濾波器絕對不能用在交流的場合。交流濾波器用在直流場合，從安全的角度看沒有問題，但要付出成本和體積的代價；在樣機階段，如果手頭正好有交流濾波器，可以代替直流濾波器。當電源濾波器的工作電流超過額定電流時，不僅會造成濾波器過熱，而且會導致濾波器的低頻濾波性能降低。這是因為濾波器中的電感在較大電流的情況下，磁芯會發生飽和現象，使實際電感量減小。因此，確定濾波器的額定工作電流時，要以設備的最大工作電流為準，確保濾波器在最大電流狀態下具有良好的性能，否則當幹擾在最大工作電流狀態下出現時，設備會受到幹擾或傳導發射超標。在確定濾波器的額定電流時，要留有壹定的余量；特別是人們習慣上對交流電稱“有效值”，而不是交流電的“峰值”，留有壹定余量是非常有必要的。壹般濾波器的額定電流值應取實際電流值的1.5倍。b) 插入損耗對使用效果的影響：從抑制幹擾的角度考慮，插入損耗是最重要的指標。插入損耗分為差模插入損耗和***模插入損耗。首先在設備的電源入口處不安裝濾波器，對設備進行傳導發射和傳導敏感度的測量，並與要滿足的標準進行比較，看兩者之間相差多少分貝，濾波器的作用是彌補上這個差距。以抑制設備的傳導發射為例，給出了確定濾波器插入損耗的過程。首先將設備的傳導發射值最大包絡線（a）與標準給出的限制值線（b）相比較，計算其差值得到需要的插入損耗值（c）。由於電源濾波器是低通濾波器將插入損耗線（c）變換為低通濾波器插入損耗的形式（d），（d）就是濾波器需要的插入損耗值。註意: （d）並不是低頻濾波器的特性，而是壹個帶阻濾波器的特性，這是考慮到實際濾波器的非理想性（見下壹節）。但如果從廠家的產品樣本上選擇插入損耗值滿足（d）的濾波器，十有八九會失敗。因為廠家產品樣本上的數據是在濾波器兩端阻抗為50Ω的條件下測得的，而實際使用條件並不是這樣。因此在實際使用條件下，濾波器的插入損耗會有所降低。為了保險起見，在從產品樣本中選擇濾波器時，應加20dB的余量，這就得到了（e）。從樣本上選擇濾波器，其插入損耗應滿足（e）的要求。實際電源濾波器與理想濾波器的差距理想的電源濾波器是低通濾波器，但實際的電源濾波器通常是帶阻濾波器。造成這種差別的原因是電容器和電感器的非理想性。電容器的引線是有電感的，而電感線圈上又存在著寄生電容，盡管這些電感、電容很小，但當頻率較高時，它們的影響是不能忽略的。因此由實際電感、電容器構成的低通濾波器電路在頻率較高時，就變成了壹個帶阻濾波器電路。此外，高頻時器件之間的耦合也是造成濾波器在高頻區間插入損耗減小的壹個原因。從圖可以看到，器件之間的距離對濾波器的高頻性能有很大的影響。這種影響在1MHz時就已經很明顯了。因此，即使濾波器的電路結構完全相同，由於器件的特性不同、器件的安裝方式的不同、內部結構的不同，它們的高頻性能會差很多。濾波器的電路結構僅決定了濾波器的低頻特性。要想提高濾波器的高頻性能，生產時需要從許多方面註意制作工藝，如選用電感小的電容器、制作寄生電容小的電感、焊接時電容器的引線盡量短、在內部采取適當的隔離等。電源濾波器高頻插入損耗的重要性許多人認為，既然傳導發射極限值的頻率上限30MHz，那麽就沒有必要對濾波器的高頻衰減提出要求。這是壹個誤解，也正是存在這種錯誤的概念讓許多人在使設備滿足電磁兼容標準的過程中走了很長彎路，浪費了大量的時間和經費。由於設備上的電纜是高效的輻射天線，當電纜上有高頻傳導電流時，會產生強烈的輻射，使設備不能滿足輻射發射極限值的要求。因此，當電源線上有高頻幹擾電流時，同樣也會產生輻射，使設備的輻射發射超標。對於壹個沒有電磁兼容經驗的人來說，這個問題是很難發現的；因為當他所開發的設備輻射發射超標時，它會從機箱、信號電纜等環節檢查（這是許多教科書和培訓班中所介紹的），而根本想不到會是電源線的問題。特別是設備的電源線傳導發射已經滿足了標準要求時，它絕想不到應再次檢查電源線是否有問題，所以，電源濾波器的高頻特性是十分重要的。特別提示：當設備的輻射發射不合格時，別忘記檢查電源線的***模傳導發射，很多場合輻射發射的超標時由於電源線上的***模電流造成的。