適配器EMI濾波器的電路設計

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適配器EMI濾波器的電路設計

當適配器的諧波電平在低頻段(頻率范圍0.15～30MHz)表現在電源線上時,稱之為傳導干擾。要抑制傳導干擾相對比較容易,只要使用適當的EMI濾波器,就能將其在電源線上的EMI信號電平抑制在相關標準規定的限值內。
要使EMI濾波器對EMI信號有最佳的衰減性能,則濾波器阻抗應與電源適配器阻抗失配,越失配,實現的衰減越理想,得到的插入損耗特性就越好。也就是說,如果噪音源內阻是低阻抗的,則與之對接的EMI濾波器的輸入阻抗應該是高阻抗(如電感量很大的串聯電感);如果噪音源內阻是高阻抗的,則EMI濾波器的輸入阻抗應該是低阻抗(如容量很大的并聯電容)。這個原則也是設計抑制適配器EMI濾波器必須遵循的。

幾乎所有設備的傳導干擾都包含共模噪音和差模噪音,適配器也不例外。共模干擾是由于載流導體與大地之間的電位差產生的,其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位同向的;而差模干擾則是由于載流導體之間的電位差產生的,其特點是兩條線上的雜訊電壓是同電位反向的。通常,線路上干擾電壓的這兩種分量是同時存在的。由于線路阻抗的不平衡,兩種分量在傳輸中會互相轉變,情況十分復雜。典型的EMI濾波器包含了共模雜訊和差模雜訊兩部分的抑制電路,如圖1所示。

圖1 電源濾波器

圖中:

差模抑制電容Cx1、Cx2:0.1～0.47μF;
差模抑制電感L1、L2:100～130μH;
共模抑制電容Cy1、Cy2:<10000pF;
共模抑制電感L:15～25mH。
設計時,必須使共模濾波電路和差模濾波電路的諧振頻率明顯低于適配器的工作頻率,一般要低于10kHz,即

在實際使用中,由于設備所產生的共模和差模的成分不一樣,可適當增加或減少濾波元件。具體電路的調整一般要經過EMI試驗后才能有滿意的結果,安裝濾波電路時一定要保證接地良好,并且輸入端和輸出端要良好隔離,否則,起不到濾波的效果。
適配器所產生的干擾以共模干擾為主,在設計濾波電路時可嘗試去掉差模電感,再增加一級共模濾波電感。常采用如圖2所示的濾波電路,可使適配器的傳導干擾下降近30dB,比CISOR22標準的限值低了近6dB以上。
還有一個設計原則是不要過于追求濾波效果而造成成本過高,只要達到EMC標準的限值要求并有一定的余量(一般可控制在6dB左右)即可。