EMI滤波电感设计

EM I 滤波电感设计 EMI滤波器 正常工作的开关类电源（SMPS）会产生有害的高频噪声，它能影响连接到相同电源线上的电子设备像计算机、仪器和马达控制。用一个 EMI滤波器插入电源线和 SMPS之间能消除这类干扰（图 1）。一 个差模噪声滤波器和一个共模噪声滤波器能够串联或在许多情况下单独使用共模噪声滤波器。 图 1 EMI滤波器的插入 一、共模电感设计 在一个共模滤波器内，电感的每一个绕阻和电源输入线中的任一根导线相串联。（对于电源的输入 线来讲）电感绕组的接法和相位是这样的，第一个绕组产生的磁通会与第二个绕组产生的磁通相削. 于是，除了泄漏阻抗的小损耗和绕组的直流电阻以外，电感至电源输入线的插入阻抗为另。由于磁 通的阻碍，SMPS的输入电流需要功率，因此将通过滤波器，滤波器应没有任何明显的损耗。 共模噪声的定义是出现在电源输入线的一根或二根导线上的有害电流通过电感的地返回噪声源的噪声。 此电流要视共模电感的任何一个或二个绕组的全部阻抗，因为它不能被返回的电流所抵消。共模噪声电压是电感绕组上的衰减，应从有害噪声中保持电源输入线的畅通。 1.1、选择电感材料 开关电源正常工作频率 20KHz以上，而电源产生的有害噪声比 20KHz高，往往在 100KHz～50MHz之间。 对于电感来讲，大多数选择适当和高效费比的铁氧体，因为在有害频带内能提供最高的阻抗。当看到公共参数如磁导率和损耗系数就去识别材料是困难的。图 2给出铁氧体磁环 J-42206-TC绕 10匝后的阻 抗ZS和频率的关系曲线。 图 2铁氧体磁环的阻抗和频率的关系 在 1～10MHz之间绕组到达最大阻抗，串联感抗 XS和串联电阻 RS（材料磁导率和损耗系数的函数）共同产生总阻抗 Zt。 图 3所示为图 2中铁氧体材料的磁导率和损耗系数与频率的函数关系。由于感抗引起的下降，导致磁导率在750KHz以上的下降；由于电阻取决高频的源阻抗所以损耗系数随频率而增加。 图3铁氧体磁环的磁导率、损耗系数和频率的关系 图4给出三种不同材料的总阻抗和频率的关系。J材料在超过 1～20MHz范围内具有高的总阻抗，它最广泛地应用于共模滤波器的扼流圈。在1MHz，W材料阻抗比 J材料高20-50％，当低频噪声是主要问题时经常应用 J材料；K材料可用于2MHz以上，因为在此频率范围内它产生的阻抗比 J材料高直至 100％。在2MHz以上或以下，对于滤波器所要求的规范，J或 W是优先的。 图4三种不同材料的阻抗和频率的关系 1.2、磁芯的形状 对于共模...