模塊化 AC 線路濾波器通常出現(xiàn)在終端設(shè)備中，無論是安裝在機(jī)板上還是集成在連接器上，特別是在諸如通訊、醫(yī)療保健和工業(yè)電子等環(huán)境中的應(yīng)用。濾波器的目的是衰減由電源、內(nèi)置電子設(shè)備、高速數(shù)據(jù)線等組合而成的設(shè)備產(chǎn)生的輻射。

　　內(nèi)置電源通常自行滿足法定輻射標(biāo)準(zhǔn)，通常為 EN 55011/EN 55032，為什么需要額外的濾波器？兼容組件不一定保證兼容系統(tǒng)。如果有多個(gè) AC-DC 轉(zhuǎn)換器，它們的輻射可能會增加。此外，一個(gè) AC-DC 將在 AC 線路阻抗、負(fù)載、部件相對于接地平面的方向和位置的特定條件下進(jìn)行測試，包括設(shè)定長度和電纜布線以及被動負(fù)載。當(dāng)安裝于設(shè)備內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)換器將不會看到這些相同的條件，輻射可能會更高。連接到終端設(shè)備電源插座也可能會接收到其他系統(tǒng)部件的輻射，從而增加傳導(dǎo)干擾。

　　EMI 合規(guī)性可能需要額外的濾波器

　　典型的解決方案是安裝在設(shè)備電源插座連接器中或其附近的模塊化濾波器。為了獲得的性能和成本，從許多可用的濾波器中選擇并不是一件容易的事情，因此為了幫助您，讓我們參考一個(gè)典型的濾波器圖列并查看每個(gè)組件的功能。（圖 1）。

　　圖 1：典型的模塊化 EMI 濾波電路

　　CX 衰減差模噪聲，即從線路到中性點(diǎn)的噪聲。它是一個(gè)“X”額定電容器，能夠承受特定的 AC 線路瞬態(tài)，這取決于環(huán)境的“過壓”等級。根據(jù) EN 60384-14，可提供 X1、X2 或 X3 類型，峰值工作電壓額定值分別為 4kV、2.5kV 和 1.2kV。如果電容器因應(yīng)力短路，有起火的危險(xiǎn)，所以元件必須經(jīng)過安全機(jī)構(gòu)。CX 的電容值可以很高，僅受實(shí)際考慮的限制：當(dāng) AC 線路被下游電路或 R1 斷開時(shí)，它必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放電，以避免在連接器引腳上留下潛在的危險(xiǎn)電壓。根據(jù)通訊的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn) EN 62368-1，如果 CX 大于 300nF，兩秒鐘后，限值小于 60V，對于小于 300nF 的值，允許更高的電壓，或在只有經(jīng)過培訓(xùn)的人員才能進(jìn)入的環(huán)境中。在醫(yī)療設(shè)施中，根據(jù) EN 60601-1，在 1 秒內(nèi)限制為 60V，但如果 CX 小于 300nF，則無要求。

　　R1 必須額定為的連續(xù)線路 AC 電壓，并且根據(jù) EN 62368-1，如果安裝在保險(xiǎn)絲之前，它還必須承受不超過 10%電阻值偏差的瞬態(tài)電壓。對于 CX 的較大值，R1 必須是相對較低的電阻，以達(dá)到放電時(shí)間規(guī)范，從而產(chǎn)生顯著的連續(xù)功耗。當(dāng)試圖達(dá)到美國能源部和歐洲企業(yè)資源規(guī)劃指令規(guī)定的空載或備用損耗限制時(shí)，這可能會有問題。

　　L 是一個(gè)“電流補(bǔ)償”雙繞組電感器，它衰減共模噪聲，共模噪聲通常由高開關(guān)頻率電壓產(chǎn)生，通過內(nèi)部電源電容將噪聲電流驅(qū)動至地面，并通過線路和中性點(diǎn)返回。如圖所示，正常運(yùn)行電流產(chǎn)生的磁場抵消，線路和中性點(diǎn)上的“共?！彪娏饕黄稹翱吹健备咦杩?。這兩個(gè)電容器會轉(zhuǎn)移電流，使其局部循環(huán)，而不是通過 AC 電源。當(dāng)運(yùn)行電流場抵消并防止磁芯飽和時(shí)，L1 可以是一個(gè)高值，但有時(shí)故意減小繞組耦合以允許一些漏感，這有助于差模衰減，可能降低 CX 的值。

　　兩個(gè)電容器 CY 還必須經(jīng)過安全機(jī)構(gòu)，因?yàn)槿绻渲幸粋€(gè)發(fā)生短路故障，并且設(shè)備接地?cái)嚅_，則設(shè)備外殼可以帶電。即使沒有電容器故障，如果接地連接意外斷開，外殼也會有足夠的“漏電流”產(chǎn)生沖擊，因此根據(jù)適用標(biāo)準(zhǔn)，電容值被限制為提供“接觸”和“外殼”漏電流。在一些帶有硬接線接地的工業(yè)區(qū)域，限值可能為毫安，在“心臟漂浮”醫(yī)療環(huán)境中，限值小于 10 微安。電容器也根據(jù) AC 電源等級進(jìn)行了規(guī)定；Y1、Y2、Y3 和 Y4，峰值測試電壓高達(dá) 8kV。

　　圖 1 中的保險(xiǎn)絲通常包括在面板安裝的模塊化濾波器中，例如流行的 IEC320-C14 類型（圖 2）。有些標(biāo)準(zhǔn)要求只有線路連接是熔合的，而醫(yī)療和通訊上的其他標(biāo)準(zhǔn)則要求線路和中性線都是熔合的。在單次熔斷時(shí)，如果輸入意外反轉(zhuǎn)，則保險(xiǎn)絲處于中性點(diǎn)，當(dāng)中性點(diǎn)和接地共用時(shí)，將被旁路，從而使保護(hù)依賴于上游保險(xiǎn)絲或斷路器，這些保險(xiǎn)絲或斷路器可能與其他設(shè)備共用，因此具有高電流跳閘額定值。進(jìn)入濾波設(shè)備的電流可能代表火災(zāi)危險(xiǎn)。線路和中性點(diǎn)熔斷，反向電源現(xiàn)在被覆蓋。但是，如果中性點(diǎn)連接中的保險(xiǎn)絲因線路對中性點(diǎn)過電流等故障而斷開，則設(shè)備顯然是“死”的，但內(nèi)部有帶電連接。為了解決這個(gè)問題，可以使中性點(diǎn)保險(xiǎn)絲的值比線路高一步，這樣線路保險(xiǎn)絲就會首先正常斷開。

　　模塊化濾波器可采用各種機(jī)械形式；機(jī)板安裝型，通常帶有直接固定在接地機(jī)板上的六面屏蔽，對于保險(xiǎn)絲和插孔連接器的短接線非常有效。帶內(nèi)置濾波器的 IEC 入口連接器是一種常見的選擇，可采用螺旋式或卡入式安裝，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境配備一個(gè)或兩個(gè)保險(xiǎn)絲。C14 型額定電流為 10A，C20 型額定電流為 20A 及以上。

　　每種類型的版本都不帶“Y”電容器，可用于漏電流通常為 5μa 的醫(yī)療應(yīng)用。這可減少共模噪聲衰減，例如，級聯(lián)濾波器可能需要允許共模噪聲衰減。

　　負(fù)載功率設(shè)置濾波器的額定電流，允許的輸入電壓和負(fù)載功率因數(shù)。例如，對于功率因數(shù)為 0.8、 90VAC，負(fù)載為 300W，電流消耗為 300/（0.8 x 90VAC）=4.16A，這表明需要一個(gè) 5A 額定濾波器。

　　模塊化濾波器已經(jīng)發(fā)布了隨頻率衰減的圖表，可以通過測量性能來選擇一種類型，而無需使用濾波器，然后將其從目標(biāo)中減去，得到所需的濾波器衰減。濾波器的性能數(shù)據(jù)是在特定的測試條件下得到的，通常有 50 歐姆的電源和負(fù)載阻抗，因此實(shí)際上衰減取決于終端電路。AC 電源阻抗可以使用線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）標(biāo)準(zhǔn)化，但負(fù)載可能與 50 歐姆非常不同，隨頻率變化，甚至顯示負(fù)增量阻抗。另外，與其他串聯(lián)濾波器共振的危險(xiǎn)也會導(dǎo)致意想不到的結(jié)果，甚至在特定頻率下放大而不是衰減 EMI。

　　作為實(shí)驗(yàn)，XP Power 的 PBR500PS12B 型 AC-DC 轉(zhuǎn)換器的 EMI 性能在 230VAC 和 180W 負(fù)載下繪制，結(jié)果如圖 3 所示。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，轉(zhuǎn)換器符合 EN55032 曲線 B 級輻射限值，具有良好的裕度，用于準(zhǔn)峰值檢測。增加了一個(gè)額外的濾波器，型號為 XP Power FCSS06SFR，衰減特性如圖 4 所示。實(shí)線是共模和虛線差模衰減。

　　圖 5 給出了對輻射的綜合影響圖，顯示了在大約 1MHz 的情況下，總衰減（單位：dB）是原始的加上濾波器值。但在幾個(gè) MHz 以上，衰減比預(yù)期的要小。這是由于濾波器在高頻時(shí)沒有“看到”50 歐姆的終端，降低了其衰減效應(yīng)，并確認(rèn)了實(shí)際測量的必要性，以確認(rèn)符合輻射限值。

    圖 3:AC-DC 電源，僅限內(nèi)部濾波器

　　圖 4:XP FCSS06SFR 型模塊化濾波器

　　圖 5：添加外部濾波器的 AC-DC 電源