什么是EMI交流線路濾波器?它有什么作用?對于以交流電源為動力的設(shè)備，通常使用模塊化的交流線路過濾器，它可以作為連接器的一部分，也可以作為底盤的一部分，特別是在工業(yè)、醫(yī)療和ITE等專業(yè)環(huán)境中。這種設(shè)備通常包括一個嵌入式的交直流轉(zhuǎn)換器或電源，也可以是底盤式的，有時也可以是機(jī)架式或pcb式的。在每一種情況下，電力供應(yīng)將始終作為獨立部分滿足排放的法定要求，典型的EN55011/EN55032用于傳導(dǎo)和輻射干擾。但可能仍然需要額外的過濾。
經(jīng)驗豐富的設(shè)備設(shè)計師都知道，僅僅使用兼容的組件并不能保證最終產(chǎn)品符合EMC要求。原因是多方面的。例如，設(shè)備交直流轉(zhuǎn)換器的合規(guī)性測試是在非常特定的條件下進(jìn)行的，包括假定的交流線路阻抗、輸出負(fù)載、電纜長度和路由，以及部件相對于地面的位置。當(dāng)一個最終產(chǎn)品被測試時，這個AC-DC轉(zhuǎn)換器安裝在內(nèi)部，所有這些條件都不同，導(dǎo)致不同的，往往更糟糕的傳導(dǎo)電磁干擾信號。來自其他部件的輻射電磁干擾也可以在電力電纜上檢測到，從而增加傳導(dǎo)水平。
模塊化過濾器可以使系統(tǒng)電磁干擾合規(guī)
一個外部模塊過濾器可能是解決方案，但有數(shù)百個選擇，哪一個是最佳的?讓我們首先看看一個典型的商業(yè)濾波器的內(nèi)部電路，并考慮每個組件的作用。
電容CX衰減差分模式噪聲、信號、和尖峰出現(xiàn)從線路到中性由迅速變化的電流在轉(zhuǎn)換器。電容器的額定電壓為X1、X2或X3，因為它們能夠承受交流線路上的電壓瞬變。電感L是一個共模或電流補(bǔ)償扼流圈，兩個繞組相控，如圖所示。共模噪聲是由變換器內(nèi)電壓的快速變化引起的，從線路和中性點到地面，阻風(fēng)門是高阻抗的，每個CY電容都將噪聲電流引到地面。正常運行的電流通過扼流圈上的兩個繞組，導(dǎo)致鐵芯中的磁場抵消，因此可以使用高電感值，而不用擔(dān)心磁飽和。通常，L繞組之間的耦合不夠完美，從而產(chǎn)生了一些漏感，表現(xiàn)為一個單獨的串聯(lián)電感，增加了差分模式衰減。
雖然CX可以是實際范圍內(nèi)的任何電容值，但這兩個CY值受接地泄漏電流要求的限制。有Y1型、Y2型、Y3型和Y4型，額定工作電壓和瞬態(tài)電壓均有下降。漏電電流通過Y電容器是一個潛在的問題，因為他們橋安全屏障線和中性點對地。如果設(shè)備金屬外殼的保護(hù)接地失效，外殼就會通過Y型電容器浮到線路電壓，并可能引起電擊。因此，這些Y電容器的值被限制在不允許超過規(guī)定的電流通過套管，這個量是由特定應(yīng)用環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的。限制范圍可以從幾十毫安工業(yè)系統(tǒng)降至不到10μa的心臟流動醫(yī)療應(yīng)用程序。
電阻R1是一個高阻值的電阻，通常為1M歐姆，如果交流電源突然斷開，并且不能依靠負(fù)載將電荷抽走，在交流連接器插腳上留下一個潛在的危險電壓，則R1用于放電CX。IEC 62368-1等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對于CX > 300nF(納米法拉)，R1應(yīng)在兩秒后將電容器放電至60V以下，而對于CX < 300nF則允許更高的電壓。同樣，對于只有訓(xùn)練有素的人員才能接觸到的設(shè)備，允許的電壓限制更高。
不過，其他標(biāo)準(zhǔn)是不同的。例如，iec60601 -1醫(yī)療設(shè)備要求在一秒后放電小于60V，但如果CX小于100nF則沒有要求。IEC 62368-1等標(biāo)準(zhǔn)還要求電阻器承受瞬時電壓，如果在熔斷器前安裝電阻器，則電阻的偏差不超過10%。因此，電阻R1將是一個高規(guī)格的部分。在某些應(yīng)用中，R1在正常情況下的功耗可能會限制其遵守美國能源部(DoE)和歐洲ErP指令等機(jī)構(gòu)規(guī)定的備用或空載損耗限制的機(jī)會。
圖1中所示的fuse可以包含在模塊過濾器中，特別是像流行的IEC320-C14類型這樣的面板安裝類型(圖2)。
在商業(yè)應(yīng)用中，線路中的單個保險絲是正常的。如果熔斷器元件符合標(biāo)準(zhǔn)，它將簡化下游組件的規(guī)格，如R1所述。一些應(yīng)用程序，如醫(yī)療設(shè)備和II類IT，要求線路和中性點同時熔斷，以覆蓋意外連接反轉(zhuǎn)的可能性。在單個熔斷器的情況下，如果發(fā)生連接反轉(zhuǎn)，則會使帶電線路處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并在電源開口處依賴于上游熔斷器或斷路器，從而導(dǎo)致接地保護(hù)短路。但是，這些上游設(shè)備可能被額定為高電流值，以保護(hù)多負(fù)載的線路，而且不能保證在設(shè)備故障時迅速打開，這可能會導(dǎo)致火災(zāi)危險。然而，雙保險絲也有缺點，即連接到中性點的過電流可能只會打開中性點的保險絲，使設(shè)備表面上是死的，但內(nèi)部仍然有活的連接。
選擇濾波器
濾波器的機(jī)械格式是選擇過程的自然起點。機(jī)械變型可作為IEC進(jìn)口件，帶有螺絲或卡扣式安裝，可根據(jù)應(yīng)用要求選擇開關(guān)以及零個、一個或兩個保險絲。IEC進(jìn)口類型的額定為10A的C14和16A的C20，底盤安裝部件可提供20A及以上。底盤安裝濾波器，通常有6面屏蔽和直接固定導(dǎo)電接地金屬，提供非常有效的電磁干擾衰減。
對于所有類型,醫(yī)療版本可用,省略了Y電容器降低泄漏電流通常5μA最大值。這種省略必然意味著共模衰減減少了，可能需要在其他地方進(jìn)行補(bǔ)償，例如通過級聯(lián)濾波器。在給定最低輸入電壓和負(fù)載功率因數(shù)的情況下，從負(fù)載功率需求可以很容易地計算出濾波器的額定電流需求。例如，濾波器負(fù)載為200w，功率因數(shù)為0.9，在90vac時，會產(chǎn)生200w / (0.9 x 90 VAC) = 2.47A的電流。在這種情況下，可以選擇3a級的濾波器。
選擇濾波器所需的衰減最好是在不安裝濾波器的情況下測量系統(tǒng)性能，然后計算需要從外部濾波器獲得多少額外的衰減才能滿足規(guī)格要求。濾波器數(shù)據(jù)表中的衰減曲線將給出濾波器性能的指示，但要記住，數(shù)據(jù)表的性能是在規(guī)定的測試條件下，通常是50歐姆源和負(fù)載阻抗。雖然交流電源可以使用線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，但應(yīng)用負(fù)載可能與數(shù)據(jù)表的測試條件有很大不同。
在交直流電源中，與內(nèi)部濾波器級聯(lián)的濾波器模塊也會產(chǎn)生意想不到的結(jié)果，可能出現(xiàn)的諧振甚至?xí)?dǎo)致臨界頻率處的電磁干擾放大。作為一個例子，一個電磁干擾圖取自一個典型的交流-直流轉(zhuǎn)換器的XP電源，部分PBR500PS12B，運行在230 VAC和180 W，如圖3所示。圖中擬峰值檢測符合en55032曲線B排放限值線。然后在交流線路中插入一個濾波器，即XP Power FCSS06SFR，其產(chǎn)生的衰減特性如圖4所示。虛線為差分模式，實線為共模衰減?？傮w組合結(jié)果如圖5所示。
可以看出，在1mhz左右，濾波器的衰減降低了預(yù)期的發(fā)射量，但在10mhz及以上，改善并不符合預(yù)期，這意味著模塊化濾波器在這些頻率下并沒有“看到”50歐姆的終止。它給出的衰減比預(yù)期的要低。這一結(jié)果證實了進(jìn)行實際測量以確定合規(guī)性的必要性。
咨詢專家
在最初階段正確地遵守EMC對于避免最終產(chǎn)品測試中高昂代價的失敗是至關(guān)重要的。然而，解決方案不是簡單地使用一個超大的模塊過濾器在交流入口，這可能會增加不必要的成本，甚至適得其反，得到意想不到的衰減結(jié)果。相反，設(shè)計人員應(yīng)該執(zhí)行測試并進(jìn)行測量，以確定其應(yīng)用程序的實際過濾器需求。
像XP Power這樣的電源制造商可以提供幫助，提供一系列帶有模塊化過濾器的交直流電源產(chǎn)品，這些過濾器的版本是為ITE、工業(yè)和低泄漏醫(yī)療應(yīng)用等量身定制的。有些公司甚至為客戶提供全面的應(yīng)用程序設(shè)計支持，并免費使用他們的內(nèi)部EMC合規(guī)前測試設(shè)施。以上就是EMI交流線路濾波器的相關(guān)解析，希望能給大家?guī)椭?
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