模块化的交流线路过滤器，EMI交流线路滤波器

什么是EMI交流线路滤波器?它有什么作用?对于以交流电源为动力的设备，通常使用模块化的交流线路过滤器，它可以作为连接器的一部分，也可以作为底盘的一部分，特别是在工业、医疗和ITE等专业环境中。这种设备通常包括一个嵌入式的交直流转换器或电源，也可以是底盘式的，有时也可以是机架式或pcb式的。在每一种情况下，电力供应将始终作为独立部分满足排放的法定要求，典型的EN55011/EN55032用于传导和辐射干扰。但可能仍然需要额外的过滤。

经验丰富的设备设计师都知道，仅仅使用兼容的组件并不能保证最终产品符合EMC要求。原因是多方面的。例如，设备交直流转换器的合规性测试是在非常特定的条件下进行的，包括假定的交流线路阻抗、输出负载、电缆长度和路由，以及部件相对于地面的位置。当一个最终产品被测试时，这个AC-DC转换器安装在内部，所有这些条件都不同，导致不同的，往往更糟糕的传导电磁干扰信号。来自其他部件的辐射电磁干扰也可以在电力电缆上检测到，从而增加传导水平。

模块化过滤器可以使系统电磁干扰合规

一个外部模块过滤器可能是解决方案，但有数百个选择，哪一个是最佳的?让我们首先看看一个典型的商业滤波器的内部电路，并考虑每个组件的作用。

电容CX衰减差分模式噪声、信号、和尖峰出现从线路到中性由迅速变化的电流在转换器。电容器的额定电压为X1、X2或X3，因为它们能够承受交流线路上的电压瞬变。电感L是一个共模或电流补偿扼流圈，两个绕组相控，如图所示。共模噪声是由变换器内电压的快速变化引起的，从线路和中性点到地面，阻风门是高阻抗的，每个CY电容都将噪声电流引到地面。正常运行的电流通过扼流圈上的两个绕组，导致铁芯中的磁场抵消，因此可以使用高电感值，而不用担心磁饱和。通常，L绕组之间的耦合不够完美，从而产生了一些漏感，表现为一个单独的串联电感，增加了差分模式衰减。

虽然CX可以是实际范围内的任何电容值，但这两个CY值受接地泄漏电流要求的限制。有Y1型、Y2型、Y3型和Y4型，额定工作电压和瞬态电压均有下降。漏电电流通过Y电容器是一个潜在的问题，因为他们桥安全屏障线和中性点对地。如果设备金属外壳的保护接地失效，外壳就会通过Y型电容器浮到线路电压，并可能引起电击。因此，这些Y电容器的值被限制在不允许超过规定的电流通过套管，这个量是由特定应用环境的标准设置的。限制范围可以从几十毫安工业系统降至不到10µa的心脏流动医疗应用程序。

电阻R1是一个高阻值的电阻，通常为1M欧姆，如果交流电源突然断开，并且不能依靠负载将电荷抽走，在交流连接器插脚上留下一个潜在的危险电压，则R1用于放电CX。IEC 62368-1等标准规定，对于CX > 300nF(纳米法拉)，R1应在两秒后将电容器放电至60V以下，而对于CX < 300nF则允许更高的电压。同样，对于只有训练有素的人员才能接触到的设备，允许的电压限制更高。

不过，其他标准是不同的。例如，iec60601 -1医疗设备要求在一秒后放电小于60V，但如果CX小于100nF则没有要求。IEC 62368-1等标准还要求电阻器承受瞬时电压，如果在熔断器前安装电阻器，则电阻的偏差不超过10%。因此，电阻R1将是一个高规格的部分。在某些应用中，R1在正常情况下的功耗可能会限制其遵守美国能源部(DoE)和欧洲ErP指令等机构规定的备用或空载损耗限制的机会。

图1中所示的fuse可以包含在模块过滤器中，特别是像流行的IEC320-C14类型这样的面板安装类型(图2)。

在商业应用中，线路中的单个保险丝是正常的。如果熔断器元件符合标准，它将简化下游组件的规格，如R1所述。一些应用程序，如医疗设备和II类IT，要求线路和中性点同时熔断，以覆盖意外连接反转的可能性。在单个熔断器的情况下，如果发生连接反转，则会使带电线路处于不稳定状态，并在电源开口处依赖于上游熔断器或断路器，从而导致接地保护短路。但是，这些上游设备可能被额定为高电流值，以保护多负载的线路，而且不能保证在设备故障时迅速打开，这可能会导致火灾危险。然而，双保险丝也有缺点，即连接到中性点的过电流可能只会打开中性点的保险丝，使设备表面上是死的，但内部仍然有活的连接。

选择滤波器

滤波器的机械格式是选择过程的自然起点。机械变型可作为IEC进口件，带有螺丝或卡扣式安装，可根据应用要求选择开关以及零个、一个或两个保险丝。IEC进口类型的额定为10A的C14和16A的C20，底盘安装部件可提供20A及以上。底盘安装滤波器，通常有6面屏蔽和直接固定导电接地金属，提供非常有效的电磁干扰衰减。

对于所有类型,医疗版本可用,省略了Y电容器降低泄漏电流通常5µA最大值。这种省略必然意味着共模衰减减少了，可能需要在其他地方进行补偿，例如通过级联滤波器。在给定最低输入电压和负载功率因数的情况下，从负载功率需求可以很容易地计算出滤波器的额定电流需求。例如，滤波器负载为200w，功率因数为0.9，在90vac时，会产生200w / (0.9 x 90 VAC) = 2.47A的电流。在这种情况下，可以选择3a级的滤波器。

选择滤波器所需的衰减最好是在不安装滤波器的情况下测量系统性能，然后计算需要从外部滤波器获得多少额外的衰减才能满足规格要求。滤波器数据表中的衰减曲线将给出滤波器性能的指示，但要记住，数据表的性能是在规定的测试条件下，通常是50欧姆源和负载阻抗。虽然交流电源可以使用线路阻抗稳定网络(LISN)进行标准化，但应用负载可能与数据表的测试条件有很大不同。

在交直流电源中，与内部滤波器级联的滤波器模块也会产生意想不到的结果，可能出现的谐振甚至会导致临界频率处的电磁干扰放大。作为一个例子，一个电磁干扰图取自一个典型的交流-直流转换器的XP电源，部分PBR500PS12B，运行在230 VAC和180 W，如图3所示。图中拟峰值检测符合en55032曲线B排放限值线。然后在交流线路中插入一个滤波器，即XP Power FCSS06SFR，其产生的衰减特性如图4所示。虚线为差分模式，实线为共模衰减。总体组合结果如图5所示。

可以看出，在1mhz左右，滤波器的衰减降低了预期的发射量，但在10mhz及以上，改善并不符合预期，这意味着模块化滤波器在这些频率下并没有“看到”50欧姆的终止。它给出的衰减比预期的要低。这一结果证实了进行实际测量以确定合规性的必要性。

咨询专家

在最初阶段正确地遵守EMC对于避免最终产品测试中高昂代价的失败是至关重要的。然而，解决方案不是简单地使用一个超大的模块过滤器在交流入口，这可能会增加不必要的成本，甚至适得其反，得到意想不到的衰减结果。相反，设计人员应该执行测试并进行测量，以确定其应用程序的实际过滤器需求。

像XP Power这样的电源制造商可以提供帮助，提供一系列带有模块化过滤器的交直流电源产品，这些过滤器的版本是为ITE、工业和低泄漏医疗应用等量身定制的。有些公司甚至为客户提供全面的应用程序设计支持，并免费使用他们的内部EMC合规前测试设施。以上就是EMI交流线路滤波器的相关解析，希望能给大家帮助。