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1 引言
電磁干擾濾波器（emi filter）是近年來被推廣應(yīng)用的一種新型組合器件。它能有效地抑制電網(wǎng)噪聲，提高伺服系統(tǒng)和電子設(shè)備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性，可廣泛用于電子測(cè)量?jī)x器、計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)備、開關(guān)電源、測(cè)控系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文介紹的就是一種開關(guān)電源的emi濾波器設(shè)計(jì)。

2 濾波器設(shè)計(jì)
根據(jù)直流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源系統(tǒng)的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中的emi濾波器采用雙級(jí)lc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，雙級(jí)lc網(wǎng)絡(luò)插入開關(guān)電源電路中的位置如圖1所示。

圖1 lc網(wǎng)絡(luò)在開關(guān)電源電路中的位置

圖2 雙級(jí)lc網(wǎng)絡(luò)

假定直流電源側(cè)為低阻抗電壓源us，dc/dc變換器輸入端為高阻抗電流源i(t)。那么lc濾波器只能選擇“”型結(jié)構(gòu)，最簡(jiǎn)單的雙“”級(jí)lc網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。其頻域傳遞函數(shù)為：
（1）
由于lc網(wǎng)絡(luò)諧振時(shí),會(huì)產(chǎn)生很大的電流(電壓)峰值，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有３個(gè)頻率點(diǎn)的諧振峰值是必須限制的，否則,會(huì)產(chǎn)生更大的emi。限制這3個(gè)頻率點(diǎn)的峰值是設(shè)計(jì)這個(gè)濾波器的主要指導(dǎo)思想。這3個(gè)頻率點(diǎn)分別是:
第一級(jí)濾波器的諧振頻率：f1= （2）
第二級(jí)濾波器的諧振頻率：f2= （3）
第3個(gè)頻率點(diǎn)就是dc/dc變換器的開關(guān)頻率f。
下面具體討論濾波器設(shè)計(jì)方法，即選取lc網(wǎng)絡(luò)中元件參數(shù)的方法：
由上面3個(gè)式子，3個(gè)頻率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的傳遞函數(shù)的幅值分別為：
（4）
（5）

（6）
元件參數(shù)選取方法討論如下：
為了限制f1點(diǎn)的諧振峰值，要求插入衰減20logh1=
20logc1/c2＜0,即c1/c2＜1。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),它們的比值范圍為:
（7）
為了限制f2點(diǎn)的諧振峰值，同理選?。?BR> （8）
為了限制f點(diǎn)的諧振峰值，要求
，即： （9）
元件參數(shù)選取步驟歸納如下：
（1）由式(7)～(9)確定了比值，這樣只有二個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的；
（2）由于濾波器負(fù)載側(cè)（開關(guān)電流i(t)側(cè)）諧波分量較大，c2應(yīng)選一個(gè)大容量電容器;
（3）由（1）、(2)步結(jié)果代入式(9)，就可以確定另一個(gè)獨(dú)立參數(shù);
（4）由直流側(cè)電源us確定電容器額定電壓值uce≥2us。
例如：若開關(guān)電源開關(guān)頻率f =50khz，us=24v，由上述參數(shù)選取原則，選取二組參數(shù)如附表所示。

附表 元件參數(shù)

3 emi濾波器的技術(shù)參數(shù)及測(cè)試方法
3.1 主要技術(shù)參數(shù)
emi濾波器的主要技術(shù)參數(shù)有：額定電壓、額定電流、漏電流、測(cè)試電壓、絕緣電阻、直流電阻、使用溫度范圍、工作溫升tr、插入損耗adb、外形尺寸、重量等。上述參數(shù)中最重要的是插入損耗（亦稱插入衰減）,它是評(píng)價(jià)電磁干擾濾波器性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)。
插入損耗（adb）是頻率的函數(shù)，用db表示。設(shè)電磁干擾濾波器插入前后傳輸?shù)截?fù)載上的噪聲功率分別為p1、p2,有公式：
（10）
假定負(fù)載阻抗在插入前后始終保持不變,則，。式中v1是噪聲源直接加到負(fù)載上的電壓,v2是在噪聲源與負(fù)載之間插入電磁干擾濾波器后負(fù)載上的噪聲電壓，且v1<<v2。代入式(10)中得到:
（11）
3.2 插入損耗的測(cè)量方法
插入損耗用分貝（db）表示，分貝值愈大，說明抑制噪聲干擾的能力愈強(qiáng)。測(cè)量插入損耗的電路如圖3所示。us是噪聲信號(hào)發(fā)生器，zi是信號(hào)源的內(nèi)部阻抗，zl是負(fù)載阻抗，一般取50ω。噪聲頻率范圍可選10khz～30mhz。首先要在不同頻率下分別測(cè)出插入前后負(fù)載上的噪聲壓降v1、v2，再代入式(11)中計(jì)算出每個(gè)頻率點(diǎn)的adb值，最后繪出插入損耗曲線。

圖3 測(cè)量插入損耗的電路

4 結(jié)束語
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的lc雙級(jí)濾波器具有濾波效果好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。