第6章-电磁干扰抑制滤波技术.ppt
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1、第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术6.1 滤波器的特性与分类滤波器的特性与分类6.2 低通滤波器低通滤波器6.4 高通滤波器高通滤波器6.5 有源滤波器有源滤波器6.3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性6.7 反射式和吸收式混合使用反射式和吸收式混合使用6.8 电源滤波器电源滤波器6.6 吸收型滤波器吸收型滤波器6.9 滤波器的选用与安装滤波器的选用与安装第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术u滤波器作用滤波器作用:抑制传导干扰:抑制传导干扰u工作原理工作原理 在一定的通频带在一定的通频带内,滤波器的衰减很内,滤波器的衰减很小,能量容易地
2、通过。小,能量容易地通过。在此通频带之外则衰在此通频带之外则衰减很大,抑制了能量减很大,抑制了能量的传输。的传输。滤波器作用滤波器作用:抑制传导干扰:抑制传导干扰 信号滤波器信号滤波器 电源滤波器电源滤波器第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术满足电源线干扰发射和抗扰度要求满足电源线干扰发射和抗扰度要求第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术满足抗扰度及设备辐射发射要求满足抗扰度及设备辐射发射要求第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术(1)插入损耗插入损耗(IL)6.1 滤波器的特性与分类滤波器的特性与分类衡量滤波器性能的主要指标
3、。定义:衡量滤波器性能的主要指标。定义:1.特性特性:U1 未接入滤波器,信号源在负载上建立的电压;未接入滤波器,信号源在负载上建立的电压;U2 接入滤波器,信号源在负载上建立的电压。接入滤波器,信号源在负载上建立的电压。uIL与信号源频率、源阻抗、负载阻抗等因素有关。与信号源频率、源阻抗、负载阻抗等因素有关。插入损耗,频率特性,阻抗特性插入损耗,频率特性,阻抗特性,额定电流;外形尺,额定电流;外形尺寸,工作环境,可靠性等。寸,工作环境,可靠性等。第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术(2)频率特性频率特性插入损耗随频率的变化插入损耗随频率的变化频率特性频率特性通带:信号
4、无衰减通过滤波器的频率范围通带:信号无衰减通过滤波器的频率范围阻带:受到很大衰减的频率范围阻带:受到很大衰减的频率范围按频率划分:低通、高通、带通、带阻四种类型。按频率划分:低通、高通、带通、带阻四种类型。频率特性参数:中心频率、截止频率、最低使用频率、最高频率特性参数:中心频率、截止频率、最低使用频率、最高 使用频率等。使用频率等。衰减衰减f低通低通衰减衰减f高通高通衰减衰减f带通带通衰减衰减带阻带阻f第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术2.分类分类反射式反射式吸收式吸收式按原理:按原理:信号选择滤波器信号选择滤波器EMI滤波器滤波器按用途:按用途:有源有源无源(无源
5、(LC)按工作条件:按工作条件:(3)阻抗特性阻抗特性:滤波器的输入阻抗、输出阻抗滤波器的输入阻抗、输出阻抗(4)额定电压额定电压:输入滤波器的最高允许电压值输入滤波器的最高允许电压值(5)额定电流额定电流:不降低滤波器插入损耗效能的最大使用电流不降低滤波器插入损耗效能的最大使用电流按频率按频率:低通、高通、带通、带低通、高通、带通、带阻阻第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术3.EMI滤波器的特点滤波器的特点 工作在阻抗失配的条件下;(干扰源的频率阻抗特性变工作在阻抗失配的条件下;(干扰源的频率阻抗特性变化范围很宽)化范围很宽)可能出现饱和效应;(干扰源的电平变化幅度大
6、)可能出现饱和效应;(干扰源的电平变化幅度大)高频特性非常复杂;(干扰源的频带范围很宽)高频特性非常复杂;(干扰源的频带范围很宽)应具有较高的可靠性;(干扰源工作频率范围宽,具应具有较高的可靠性;(干扰源工作频率范围宽,具有较大的脉冲电流、电压)有较大的脉冲电流、电压)第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术6.2 低通滤波器低通滤波器 电磁干扰滤波器主要是低通滤波器,用在干扰信号频率比上电磁干扰滤波器主要是低通滤波器,用在干扰信号频率比上作信号频率高的场合:作信号频率高的场合:数字脉冲电路是一种主要的电磁干扰源,脉冲信号有丰富的数字脉冲电路是一种主要的电磁干扰源,脉冲信号
7、有丰富的 高次谐波,是很强的干扰源。高次谐波,是很强的干扰源。高频电磁波更容易被接收,对设备造成电磁干扰的电磁场的高频电磁波更容易被接收,对设备造成电磁干扰的电磁场的 频率较高,在电路中产生的噪声电压、电流也是高频的。频率较高,在电路中产生的噪声电压、电流也是高频的。当导线上有传导电流时,电流的频率越高,越容易产生辐射。当导线上有传导电流时,电流的频率越高,越容易产生辐射。导线或电缆之间由于存在杂散电容和互感,会产生相互的串导线或电缆之间由于存在杂散电容和互感,会产生相互的串 扰,频率越高串扰越严重。扰,频率越高串扰越严重。第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术1.常见形
8、式常见形式并联电容型;串联电感型;并联电容型;串联电感型;型;反型;反型;型;T型型;型等型等RCURURRLUCRLRCURL等RCRL等URL等CRLURC第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术u无源滤波器的端口网络特性无源滤波器的端口网络特性其中其中端口网络:端口网络:ZL滤波滤波网络网络UgZgU1I1I2U22.插入损耗插入损耗终端开路电压终端开路电压反射系数反射系数输入阻抗:输入阻抗:终端短路终端短路耦合阻抗耦合阻抗终端开路终端开路耦合导纳耦合导纳终端短路电终端短路电流反射系数流反射系数第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术ZL滤波滤波网
9、络网络UgZgU1I1I2U2无滤波器网络时无滤波器网络时故插入损耗故插入损耗u无源滤波器的插入损耗无源滤波器的插入损耗第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术 C型:型:RUgRU1I1I2U2C第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术 L型:型:RUgRU1I1I2U2L等第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术 型:型:CRUgRU1I1I2U2L等第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术 反反型:型:IL 同同型。型。RUgRU1I1I2U2CL等第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术
10、插入损耗:插入损耗:型:型:L型:型:T型:型:C型:型:型:型:第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术3.低通滤波器的设计低通滤波器的设计3dB截止点:截止点:RUgRCR=1C=2F3dB截止点截止点通带通带阻带阻带010203040IL(dB)0.1 1 10 100(1)低通原型滤波器低通原型滤波器其中其中截止角频率截止角频率 :对应于:对应于3dB截截 止点的角频率止点的角频率原型滤波器:原型滤波器:第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术RUgRL等R=1L=2HL型原型滤波器型原型滤波器型:型:第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电
11、磁干扰的滤波技术 带宽换算带宽换算换算后换算后换算前换算前(2)由原型滤波器设计实际滤波器由原型滤波器设计实际滤波器 带宽换算带宽换算阻抗换算阻抗换算宽带与阻抗综合换算宽带与阻抗综合换算1Ug1CaUg等11LaC 型:型:换算前换算前L型:型:换算后换算后令令第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术 阻抗换算阻抗换算令令 L型:型:RaUgCaRaUg等LaRaRaC型:型:第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术 宽带与阻抗综合换算宽带与阻抗综合换算RaUgCaRaUg等LaRaRaL型:型:C型:型:第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干
12、扰的滤波技术例例:设计阻抗为:设计阻抗为50,截止频率,截止频率f c=1MHz 的低通滤波器。的低通滤波器。L型:型:C型:型:50UgC=6400pF50Ug等L=16H5050第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术4.多级滤波器多级滤波器u过渡带与滤波器阶数(过渡带与滤波器阶数(L、C器件数)的关系:器件数)的关系:对于对于n阶滤波器,过渡带的斜率按阶滤波器,过渡带的斜率按20ndB/10倍频倍频或或6ndB/倍倍频频增加增加。增加滤波器的阶数仅增加了增加滤波器的阶数仅增加了过渡带的斜率,而不改变滤波器过渡带的斜率,而不改变滤波器的截止频率。的截止频率。1 1阶阶2
13、 2阶阶3 3阶阶4 4阶阶第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术二阶原型滤波器:二阶原型滤波器:UC1L1CU1L1第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术三阶原型滤波器:三阶原型滤波器:型型:T型:型:2F11H等U11H等1F12HU11F第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术例例:设天线的工作频率为:设天线的工作频率为230MHz,输入阻抗为,输入阻抗为72,干扰频率,干扰频率 为为6672MHz,要求带外衰减,要求带外衰减30dB,设计低通滤波器。,设计低通滤波
14、器。解解:最低截止频率:最低截止频率30MHz,取,取32MHz。最低干扰频率。最低干扰频率fi 66MHz,则则 要求:要求:6ndB/倍频倍频 30dB,则,则n5,取,取n5。换算:换算:5级原型滤波器的参数为级原型滤波器的参数为 第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术6.3 电容、电感的高频特性电容、电感的高频特性谐振点:谐振点:1.电容的频率特性电容的频率特性引线长引线长1.6mm的陶瓷电容器的陶瓷电容器C低频模型低频模型RCL高频模型高频模型电容量电容量谐振频率谐振频率(MHz)1 1 F1.7 0.01 0.01 F12.6 3300 3300 pF19.3
15、 1100 1100 pF33 330 330 pF60u阻抗频率特性阻抗频率特性理想电容理想电容阻抗频率特性曲线阻抗频率特性曲线实际电容实际电容第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术u巧用谐振点巧用谐振点:通过调整电容量和引线长度,使谐振点恰好落:通过调整电容量和引线长度,使谐振点恰好落 在干扰频率上(附近),提高滤波效果。在干扰频率上(附近),提高滤波效果。u对滤波特性的影响对滤波特性的影响 u提高谐振频率的方法提高谐振频率的方法:尽量缩短引线长度;
16、:尽量缩短引线长度;当角频率当角频率 时,会发生串联谐振,这时电时,会发生串联谐振,这时电容的阻抗最小,滤波效果最好,超过谐振点后,电容器的阻抗呈容的阻抗最小,滤波效果最好,超过谐振点后,电容器的阻抗呈现电感阻抗特性现电感阻抗特性 随频率的升高而增加,滤波效果开始变差。随频率的升高而增加,滤波效果开始变差。选用电感较小的种类。选用电感较小的种类。u一个常见的错误一个常见的错误:加大电容量来提高干扰抑制效果。:加大电容量来提高干扰抑制效果。第第6 6章章 抑制电磁干扰的滤波技术抑制电磁干扰的滤波技术u克服电容非理想性的方法克服电容非理想性的方法带宽干扰信号,带宽干扰信号,以上。以上。大小电容并联
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- 电磁 干扰 抑制 滤波 技术
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