EMI濾波器的設(shè)計與選擇

吸收電磁干擾濾波器根據(jù)其具體應(yīng)用可分為三類:小信號濾波器、中間濾波器和功率濾波器。

(1)小信號濾波器主要用于吸收多股并行信號傳輸?shù)母郊痈蓴_，如交換機(jī)數(shù)據(jù)連接、計算機(jī)主機(jī)與顯示器之間的電纜、主機(jī)與磁盤驅(qū)動器之間的電纜干擾等。這種類型的濾波器通常制成多孔平板或扁平盒，每條信號線相當(dāng)于穿過一個單匝磁芯。對于不同的干擾頻段，要求濾波器具有不同的阻抗峰值頻率點，這可以通過選擇不同的材料來實現(xiàn)，阻抗主要由磁芯的長度來控制。

(2)中間濾波器的放置必須首先知道電路上哪個元件是干擾源，如晶體管或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管引起的過沖現(xiàn)象，然后濾波器可以直接放置在干擾元件的連接器上。如果干擾源不易確定，但干擾傳輸路徑清晰，則可以在特定電路上設(shè)置濾波器。扼流圈也屬于這種濾波器，它通常是環(huán)形的，允許所有可能的干擾線通過或圍繞磁芯。扼流圈的優(yōu)點是它有很寬的頻帶和阻抗，但要配置扼流圈，必須注意每條線路之間的絕緣和電容。

(3)共模扼流圈。就電力濾波器組件而言，由于大電流通過其線路，應(yīng)注意磁芯的負(fù)載。這種濾波器包括應(yīng)用于開關(guān)電源的共模扼流圈和電源線扼流圈。對于電力線上的特殊差模扼流圈，由于偏置電流較大，的材料是選擇復(fù)合磁粉芯，它是由金屬軟磁粉末經(jīng)絕緣包裹壓制回火而成。不僅提高了材料的抗飽和強(qiáng)度，而且磁芯的電阻率比純金屬軟磁材料高幾倍，因此可以應(yīng)用于更高的頻段。盡管磁粉芯的初始磁導(dǎo)率不是很高，但是通過增加匝數(shù)可以獲得高阻抗能力。共模扼流圈通常纏繞在高磁導(dǎo)率的鐵氧體磁芯上，其電感值通常為15mH~20mH。

組合式抗EMI濾波器

實際設(shè)計實施中的關(guān)鍵點

理論上，在電路設(shè)計階段，應(yīng)通過自身的布線設(shè)計盡可能消除電磁干擾噪聲。電磁干擾濾波器的加入主要是為了消除電路設(shè)計中不可避免的電磁干擾噪聲，而不是為了降低電路設(shè)計過程的復(fù)雜度。當(dāng)然，產(chǎn)品設(shè)計有其時間壓力。設(shè)計師將不可避免地依賴現(xiàn)有工具來減少設(shè)計階段的時間損失。如果過渡取決于濾波器，可能會產(chǎn)生許多不良設(shè)計，例如過長的接地線、不正確的濾波器配置等。

如果工程師在系統(tǒng)設(shè)計方面有經(jīng)驗，他們通常會在設(shè)計之初就在電路中加入電源線的電磁干擾濾波器，而不是在設(shè)計完成且電磁干擾測試失敗之前試圖將濾波器壓入原始線路。如果它們的設(shè)計基于原始設(shè)計，那么所需的濾波器功能可以直接從過去的設(shè)計中使用。然而，如果它涉及不同類型的高頻開關(guān)電路和更高工作頻率的新設(shè)計，它可能面臨需要分析的新的電磁干擾問題。在正常情況下，設(shè)計人員將知道這些電磁干擾是差模傳導(dǎo)發(fā)射還是共模傳導(dǎo)發(fā)射，并進(jìn)行現(xiàn)場測試，以了解在特定頻率范圍內(nèi)需要多大的衰減。

鎳鋅材料技術(shù)及其發(fā)展方向

鎳鋅軟磁鐵氧體材料是另一種高頻軟磁材料，產(chǎn)量大，應(yīng)用廣泛。當(dāng)使用頻率低于1兆赫時，其性能不如錳鋅鐵氧體，而當(dāng)使用頻率高于1兆赫時，由于其孔隙率和高電阻率，其性能比錳鋅鐵氧體好得多，因此非常適合在高頻下使用。由鎳鋅軟磁鐵氧體材料制成的寬帶鐵氧體器件可以在很寬的頻率范圍內(nèi)使用，其下限頻率為幾千赫，上限頻率為幾千兆赫，從而大大擴(kuò)展了軟磁材料的頻率應(yīng)用范圍。其主要功能是實現(xiàn)射頻信號在寬頻率范圍內(nèi)的能量傳輸和阻抗變換。由于其頻帶寬、體積小、重量輕，被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、電視、通信、儀器儀表、自動控制、電子對抗等領(lǐng)域。在世界上已實現(xiàn)鎳鋅鐵氧體工業(yè)化生產(chǎn)的國家中，日本、德國、美國等國目前被公認(rèn)為是大的生產(chǎn)國。射頻寬帶鎳鋅(磁芯)的工作頻率為0.1兆赫至1.5千兆赫，品種和規(guī)格數(shù)以千計。然而，它在中國起步較晚，只有少數(shù)制造商正在開發(fā)低噪聲濾波器和鐵氧體吸收和抑制元件。然而，與國外相比還有很大差距，它們還沒有被系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。