电源噪声滤波器的基本原理

1、章节　　随着现代科学技术的飞速发展，电子、电力电子、电气设备应用于更加普遍，它们在运营中产生的高密度、长频谱的电磁信号充满著整个空间，构成简单的电磁环境。简单的电磁环境拒绝电子设备及电源具备更高的电磁兼容性。于是诱导电磁干扰的技术也更加受到重视。短路、屏蔽和滤波是诱导电磁干扰的三大措施，下面主要讲解在电源中用于的EMI滤波器及其基本原理和准确应用于方法。

　　2、电源设备中噪声滤波器的起到　　电子设备的供电电源，如220V/50Hz交流电网或115V/400Hz交流发电机，都不存在各式各样的EMI噪声，其中人为的EMI干扰源，如各种雷达、导航系统、通信等设备的无线电升空信号，不会在电源线上和电子设备的相连电缆上感应器出有电磁干扰信号，电动转动机械和点燃系统，不会在感性阻抗电路内产生瞬态过程和电磁辐射噪声阻碍；还有大自然干扰源，比如雷电静电现象和宇宙中天电阻碍噪声，前者的持续时间较短但能量相当大，后者的频率范围很长。另外电子电路元器件本身工作时也不会产生热噪声等。　　这些电磁干扰噪声，通过电磁辐射和传导耦合的方式，不会影响在此环境中运行的各种电子设备的长时间工作。　　另一方面，电子设备在工作时也不会产生各种各样的电磁干扰噪声。

比如数字电路是使用脉冲信号（方波）来回应逻辑关系的，对其脉冲波形展开付里叶分析由此可知，其谐波频谱范围很长。另外在数字电路中还有多种反复频率的脉冲串，这些脉冲串包括的谐波更加非常丰富，频谱更加长，产生的电磁干扰噪声也更加简单。　　各类稳压电源本身也是一种电磁干扰源。

在线性稳压电源中，因整流而构成的单向脉动电流也不会引发电磁干扰；开关电源具备体积小，效率高的优点，在现代电子设备中应用于更加普遍，但是因为它在功率转换时正处于电源状态，本身就是很强的EMI噪声源，其产生的EMI噪声既有很长的频率范围，又有很高的强度。这些电磁干扰噪声也某种程度通过电磁辐射和传导的方式污染电磁环境，从而影响其它电子设备的长时间工作。

　　对电子设备来说，当EMI噪声影响到仿真电路时，不会使信号传输的信噪比变差，相当严重时会使要传输的信号被EMI噪声所水淹，而无法展开处置。当EMI噪声影响到数字电路时，不会引发逻辑关系错误，造成错误的结果。　　对于电源设备来说，其内部除了功率转换电路以外，还有驱动电路、控制电路、维护电路、输入输出电平检测电路等，电路非常简单。这些电路主要由标准化或专用集成电路包含，当受电磁干扰而再次发生误动作时，不会使电源暂停工作，造成电子设备无法长时间工作。

使用电网噪声滤波器可有效地避免电源因外来电磁噪声阻碍而产生误动作。　　　　图1电磁干扰信号示意图　　　　图2电源滤波器的基本电路图　　另外，从电源输出末端转入的EMI噪声，其一部分可经常出现在电源的输入末端，它在电源的阻抗电路中不会产生感应器电压，沦为电路产生误动作或阻碍电路中传输信号的原因。这些问题某种程度也能用噪声滤波器来加以避免。

　　在电源设备中使用噪声滤波器的起到如下：　　（1）避免外来电磁噪声阻碍电源设备本身控制电路的工作；　　（2）避免外来电磁噪声阻碍电源的阻抗的工作；　　（3）诱导电源设备本身产生的EMI；　　（4）诱导由其它设备产生而经过电源传播的EMI。　　开关电源本身在工作时以及电子设备正处于电源工作状态时，都会在电源设备的输出末端经常出现终端噪声，产生电磁辐射及传导阻碍，也不会转入交流电网阻碍其它的电子设备，所以必需采取有效措施加以诱导。在诱导EMI噪声的电磁辐射阻碍方面，电磁屏蔽是最差的方式。

而在诱导EMI噪声的传导阻碍方面，使用EMI滤波器是很有效地的手段，当然不应因应较好的短路措施。　　在国际上各个国家都实施了严苛的电磁噪声容许规则，如美国有FCC，德国有FTZ，VDE等标准。如电子设备不符合噪声容许规则，则产品就无法出售和用于。

　　由于上述种种原因，在电源设备中必需要设计用于满足要求的电网噪声滤波器。

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