电源技术中的直流电源EMI滤波器的设计

1 设计原则——满足最大阻抗失配 　　插入损耗要尽可能增大，即尽可能增大信号反射。设电源输出阻抗和与之端接滤波器输人阻抗分别为ZO和ZI，根据信号传输理论，当ZO≠ZI时，在滤波器输入端口会发生反射，反射系数 p=( ZO- ZI)/( ZO+ ZI) 　　显然，ZO与ZI相差越大，p便越大，端口产生反射越大，EMI信号就越难通过。所以，滤波器输入端口应与电源输出端口处于失配状态，使EMI信号产生反射。同理，滤波器输出端口应与负载处于失配状态，使EMI信号产生反射。即滤波器设什应遵循下列原则：源内阻是高阻，则滤波器输人阻抗就应该是低阻，反之亦然。 　　负载是高阻，则滤波器输出阻抗就应该是 电源技术中的直流电源EMI滤波器设计是一个关键的领域，旨在减少电子设备产生的电磁干扰（EMI），确保系统运行的稳定性和兼容性。EMI滤波器的主要目标是阻止噪声信号通过电源线进入或传出设备，从而保护内部电路不受干扰。 设计EMI滤波器时，首要原则是实现最大阻抗失配。这意味着滤波器的输入阻抗应该与电源输出阻抗不匹配，而输出阻抗应与负载阻抗不匹配。这样，当信号传输时，由于阻抗不匹配，会在端口产生反射，反射系数p可以通过公式 p = (ZO - ZI) / (ZO + ZI) 计算。反射系数越大，EMI信号在传输过程中的衰减就越大，因此滤波器更有效地阻止了EMI信号的传递。 在选择滤波器组件时，应考虑源内阻和负载的特性。如果源内阻是高阻，滤波器的输入端应配置低阻抗电容；如果负载是高阻，滤波器的输出端应配置低阻抗电感。这是因为电感对EMI信号呈现高阻抗，而电容呈现低阻抗。同样，如果源内阻或负载是感性的，滤波器应采用容性接口，反之则用感性接口。 滤波器的网络结构通常包括共模干扰滤波和差模干扰滤波两个部分。共模干扰（CM）是信号在电源线对地之间的干扰，差模干扰（DM）则是信号在两根电源线之间的干扰。常见的滤波器结构包括LC滤波器、π型滤波器等，这些结构可以同时处理差模和共模干扰，并尽可能满足阻抗失配原则。 确定滤波器参数时，要考虑多个因素。例如，放电电阻的取值应足够小，以降低残压和保证可靠性，一般在75-200KΩ之间，功率2-3W。电容Cx和Cy的容量要大，但也不能过大，以免增加漏电流，一般Cx在1-5μF，Cy在2200-4700pF。电容的耐压值需考虑雷击浪涌后的残压，通常选275V。电感的选取则需考虑宽频范围和高磁导率的磁芯材料，如铁氧体，共模扼流圈常取1.5-5mH，差模扼流圈取10-50μH。 安装EMI滤波器时，需要注意滤波器引线的长度和安装位置，因为电源线不仅是传导路径，也可能成为辐射源。短化引线和恰当的布局有助于减少电磁辐射，提高滤波效果。 设计一个高效的直流电源EMI滤波器需要综合考虑阻抗匹配、滤波器结构、元件参数选择以及安装策略。通过这些方法，可以有效地抑制电源线上的EMI，提升电子设备的电磁兼容性，确保系统性能的稳定性。