大多數電子產品設計師對濾波器的認識一般侷限在:「電子產品要通過電源線傳導發射試驗和 電源線抗擾度測試,必須在電源線上使用濾波器」。而對於濾波器的其它作用瞭解很少,這就導致了產品設計完畢後,往往不能通過其它試驗項目,例如輻射發射、輻射抗擾度、信號線上的傳導敏感度等試驗。實際上,濾波器可以在一定程度上幫助大部分電磁兼容測試項目通過法規要求。

濾波器對於大部分電磁兼容測試以及保證產品的功能都是十分重要一類器件。當出現下面這些幹擾問題時,往往是由於濾波措施不完善。 1.設備的機箱或機櫃屏蔽十分完善,但是仍然產生超標的輻射發射;

2.獨立的設備沒有任何電磁幹擾的問題(輻射發射和抗擾度完全合格),但是當連接上必要的外接電纜時,出現幹擾問題;

3.在信號電纜線上注入電快速脈衝時,出現故障;

4.不能通過輻射抗擾度測試;

5.不能通過電纜束上的傳導敏感度測試;

6.不能通過靜電放電測試;

7.電纜中的導線之間或電纜之間相互幹擾,導致設備不能實現預定功能。

下面就如何用濾波器解決上述問題的方案作簡單介紹。

1)雖然機箱或機櫃屏蔽很好,但是輻射發射超標,或者不能通過輻射抗擾度測試 這是由於機箱或機櫃上的外拖電纜起著天線的作用。天線的一個特性是互易性,也就是說:一個天線如果具有很高的輻射效率,那麼它的接收效率也很高。因此,設備的外拖電纜既能產生很強的輻射,也能有效的將空間電磁波接收下來,傳進設備,對電路形成幹擾。由於某種原因,在外拖電纜上形成了幹擾電流,這些電流從機箱內傳導出來,並以電纜作為輻射天線輻射電磁波。解決這種問題的方法就是在電纜的埠處安裝一隻濾波器,將幹擾電流濾除掉。

2)獨立的設備沒有任何電磁幹擾的問題(輻射發射和抗擾度完全合格),但是當連接上必要的外接 電纜時,出現幹擾問題; 這個問題與第一類問題的本質相同,就是外拖電纜相當於天線。當沒有電纜時,相當於沒有輻射天線和接收天線,因此容易通過輻射發射和抗擾度試驗,但是當拖上電纜後,這些電纜作為輻射天線和接收天線,導致設備的輻射增強、對外界空間幹擾的敏感度提高。解決方法就是在電纜的埠處安裝濾波器,將這些導體從空間接收到的電磁能量在它們到達電子線路之前濾除掉,另一方面,阻止電子線路中的幹擾能量進入這些導體後藉助導體輻射。

3)在信號電纜線上注入電快速脈衝時,出現故障我們知道電快速脈衝的頻率是很高的,這些幹擾通過電容耦合鉗耦合進電纜,在電纜上形成幹擾電流,這些電流一方面直接流進電路,對電路形成幹擾,另一方面產生輻射,對電路形成幹擾。解決方 法就是採用屏蔽電纜和加裝濾波器。

4)不能通過電纜束上的傳導敏感度測試電快速瞬變脈衝羣抗擾度測試,目的是驗證由閃電、接地故障或切換電感性負載而引起的瞬時擾動的抗幹擾能力。這種試驗是一種耦合到電源線路、控制線路、信號線路上的由許多快速瞬變脈衝組成的脈衝羣測試,自然也可以通過在電纜埠處濾波的方式來解決。

5)不能通過靜電放電測試 靜電放電對設備電路的影響很大程度上是由於靜電放電電流周圍的高頻電磁場,這些電磁場由於頻率很高,因此很容易被導線所接收,對電路形成幹擾凈,某設備在做靜電放電試驗時,發現當在活動面板上進行放電時,電路出現故障。經檢查,發現面板後面是一束電纜,面板上的靜電放電電流產 生的電磁場在電纜束上感應出了雜訊電流,形成幹擾。在電纜的埠處安裝濾波器後,問題解決。 隨著開關電源的普遍應用,在電源線入口處安裝濾波器已經是項必要的措施。因為開關電源工作在大功率脈衝狀態,它會產生很強的電磁輻射,這些輻射感應到線路上形成傳導發射。如果不使用濾 波器,就沒有可能通過滿足電磁兼容測試。 在設計中,往往將幹擾濾波器分為電源線幹擾濾波器和信號線幹擾濾波器兩類。從電路上講,這兩類濾波器是相同的,都是低通濾波器,之所以這樣來劃分,主要是因為兩者除了都有對電磁幹擾有盡量大的抑制作用外,分別還有一些特殊的考慮。信號濾波器還要考慮濾波器不能對工作信號有嚴重的影響,不能造成信號的失真。電源濾波器除了要保證滿足安全方面的要求外,還要注意當負載電流 較大時,電路中的電感不能發生飽和(導致濾波器性能下降)。

結語

本文分析了濾波器對EMC的改善,併合理分析EMC問題不僅僅通過一個整改方向或者整改措施去考慮,需要從多個角度去分析並解決。

瑞迪航科(北京)技術有限公司,專業提供免費電磁兼容設計整改技術諮詢,主營各種型號電源埠和485/can匯流排埠用的各類防雷擊浪湧,抗ETT幹擾抑制的濾波防護組件。

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