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电源适配器电路中滤波器的应用

发布时间:2023.08.26 15:28 浏览次数:110
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电源适配器产生的电磁干扰以传导干扰为主,而传导干扰又分为共模干扰和差模干扰两种类型。共模干扰通常最明显,它比差模干扰产生更大的辐射型EMI。目前抑制传导EMI最有效的方法是采用无源滤波技术。

EMI滤波器能有效抑制电网噪声,提高电源适配器的抗干扰能力及可靠性。单级PFC变换器的PFC级工作在不连续导电模式下,其输入电流波形为脉动三角波,因此交流AC输入前端需添加EMI滤波器,来滤除高频纹波。开关电源的EMI滤波器安装在电源线与开关电源之间,既可以用于抑制电源线引出的传导干扰,又可以降低从电网引入的传导干扰,对提高电源适配器的可靠性有重要的作用。

单级电源滤波器对源和负载的阻抗都是很敏感,当工作在实际的源和负载阻抗条件下,它很容易产生增益,而不是衰减。这种增益通常出现在150KHz~10MHz的频率范围内,其幅度可以达到10~20dB. 因此在产品上安装一个不适合的滤波器后,可能会增加发射强度或使敏感性变得更糟。

两级或更多级的滤波器,可以使内部节点保持在相对稳定的阻抗上,因此对负载及源的阻抗依赖不是很大,可以提供接近50/50欧姆的指标性能。当然,这些滤波器的体积更大,价格更高。

大多数电源滤波器采用共模电感和连接在相线间的X型电容来处理差模干扰。如果滤波器用于解决开关电源电路产生的低频高强度干扰问题,则通常需要比X型电容所能提供的差模衰减更大的衰减,这时需要采用差模电感。由于磁芯会发生饱和现象,所以很难以较小的体积获得较大的电感量,这样一来这些滤波器一般体积比较大而且也比较昂贵。

大多数电源滤波器采用Y型电容,这些电容连接在相线与地线之间。为了确保电源滤波器采用的Y型电容的泄漏电流不超过相关安全标准限定的地线允许泄漏值,这些电容的值大约为几微法。一般Y型电容应连接到噪声干扰较大的导线上(如电源适配器中的整流器等)。

对于应用于医疗设备中的开关电源(IEC60601标准),特别是与患者身体接触的,要求地线泄漏电流值相当低,因此使用任意一种Y型电容都是不行的。这时采用的滤波器需要更大的电感或采用多级级联,因此其体积较大,价格较高。

在较大的电源系统里,来自大量Y型小电容的地线泄漏会产生很大的地线电流,这样就会产生地线电压差,从而导致不同设备间的互连电缆上产生“嗡嗡”的交流声和瞬态高电平。现在的最佳解决方案是采用等势三维地线搭接,但许多陈旧的设施中不能实现这一点。因此,用在大系统里的设备上的开关电源应使用Y型电容很小或根本没有Y型电容的滤波器。

最好使用满足安全认证的电源滤波器,这些滤波器的安全性、可靠性、温度范围、额定电压和电流,以及恰当的安全标准的应用业已由厂家认证通过。


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