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電源適配器電路中濾波器的應用

發布時間:2023.08.26 15:28 瀏覽次數:196
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電源適配器產生的電磁干擾以傳導干擾為主,而傳導干擾又分為共模干擾和差模干擾兩種類型。共模干擾通常最明顯,它比差模干擾產生更大的輻射型EMI。目前抑制傳導EMI最有效的方法是采用無源濾波技術。

EMI濾波器能有效抑制電網噪聲,提高電源適配器的抗干擾能力及可靠性。單級PFC變換器的PFC級工作在不連續導電模式下,其輸入電流波形為脈動三角波,因此交流AC輸入前端需添加EMI濾波器,來濾除高頻紋波。開關電源的EMI濾波器安裝在電源線與開關電源之間,既可以用于抑制電源線引出的傳導干擾,又可以降低從電網引入的傳導干擾,對提高電源適配器的可靠性有重要的作用。

單級電源濾波器對源和負載的阻抗都是很敏感,當工作在實際的源和負載阻抗條件下,它很容易產生增益,而不是衰減。這種增益通常出現在150KHz~10MHz的頻率范圍內,其幅度可以達到10~20dB. 因此在產品上安裝一個不適合的濾波器后,可能會增加發射強度或使敏感性變得更糟。

兩級或更多級的濾波器,可以使內部節點保持在相對穩定的阻抗上,因此對負載及源的阻抗依賴不是很大,可以提供接近50/50歐姆的指標性能。當然,這些濾波器的體積更大,價格更高。

大多數電源濾波器采用共模電感和連接在相線間的X型電容來處理差模干擾。如果濾波器用于解決開關電源電路產生的低頻高強度干擾問題,則通常需要比X型電容所能提供的差模衰減更大的衰減,這時需要采用差模電感。由于磁芯會發生飽和現象,所以很難以較小的體積獲得較大的電感量,這樣一來這些濾波器一般體積比較大而且也比較昂貴。

大多數電源濾波器采用Y型電容,這些電容連接在相線與地線之間。為了確保電源濾波器采用的Y型電容的泄漏電流不超過相關安全標準限定的地線允許泄漏值,這些電容的值大約為幾微法。一般Y型電容應連接到噪聲干擾較大的導線上(如電源適配器中的整流器等)。

對于應用于醫療設備中的開關電源(IEC60601標準),特別是與患者身體接觸的,要求地線泄漏電流值相當低,因此使用任意一種Y型電容都是不行的。這時采用的濾波器需要更大的電感或采用多級級聯,因此其體積較大,價格較高。

在較大的電源系統里,來自大量Y型小電容的地線泄漏會產生很大的地線電流,這樣就會產生地線電壓差,從而導致不同設備間的互連電纜上產生“嗡嗡”的交流聲和瞬態高電平。現在的最佳解決方案是采用等勢三維地線搭接,但許多陳舊的設施中不能實現這一點。因此,用在大系統里的設備上的開關電源應使用Y型電容很小或根本沒有Y型電容的濾波器。

最好使用滿足安全認證的電源濾波器,這些濾波器的安全性、可靠性、溫度范圍、額定電壓和電流,以及恰當的安全標準的應用業已由廠家認證通過。


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