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抗干擾濾波器在電磁兼容設(shè)計中的作用

發(fā)布時間:2011-09-26

中心議題:

  • 濾波措施不完善導(dǎo)致的干擾問題
  • 如何用濾波器解決干擾問題


大多數(shù)電子產(chǎn)品設(shè)計師對干擾濾波器的認(rèn)識一般局限在:“電子產(chǎn)品要通過電源線傳導(dǎo)發(fā)射試驗和電源線抗擾度試驗,必須在電源線上使用干擾濾波器”。而對于干擾濾波器的其它作用了解很少,這就導(dǎo)致了產(chǎn)品設(shè)計完畢后,往往不能通過其它試驗項目,例如輻射發(fā)射、輻射抗擾度、信號線上的傳導(dǎo)敏感度等試驗。實際上,電磁干擾濾波器對于順利大部分電磁兼容試驗以及保證產(chǎn)品的功能都是十分重要一類器件。本文介紹由于濾波措施不完善導(dǎo)致的電磁干擾問題及相應(yīng)的解決辦法。

濾波措施不完善導(dǎo)致的干擾問題

當(dāng)出現(xiàn)下面這些干擾問題時,往往是由于濾波措施不完善。

1.設(shè)備的機箱或機柜屏蔽十分完善,但是仍然產(chǎn)生超標(biāo)的輻射發(fā)射;
2.獨立的設(shè)備沒有任何電磁干擾的問題(輻射發(fā)射和抗擾度完全合格),但是當(dāng)連接上必要的 外接電纜時,出現(xiàn)干擾問題;
3.在信號電纜線上注入電快速脈沖時,出現(xiàn)故障;
4.不能通過輻射抗擾度試驗;
5.不能通過電纜束上的傳導(dǎo)敏感度試驗;
6.不能通過靜電放電試驗;
7.電纜中的導(dǎo)線之間或電纜之間相互干擾,導(dǎo)致設(shè)備不能實現(xiàn)預(yù)定功能。

用濾波器解決干擾問題

下面就如何用濾波器解決上述問題的方案作簡單介紹。

1)雖然機箱或機柜屏蔽很好,但是輻射發(fā)射超標(biāo),或者不能通過輻射抗擾度試驗
這是由于機箱或機柜上的外拖電纜起著天線的作用。天線的一個特性是互易性,也就是說:一個天線如果具有很高的輻射效率,那么它的接收效率也很高。因此,設(shè)備的外拖電纜既能產(chǎn)生很強的輻射,也能有效的將空間電磁波接收下來,傳進設(shè)備,對電路形成干擾。由于某種原因,在外拖電纜上形成了干擾電流,這些電流從機箱內(nèi)傳導(dǎo)出來,并以電纜作為輻射天線輻射電磁波。解決這種問題的方法就是在電纜的端口處安裝一只濾波器,將干擾電流濾除掉。

2)獨立的設(shè)備沒有任何電磁干擾的問題(輻射發(fā)射和抗擾度完全合格),但是當(dāng)連接上必要的外接電纜時,出現(xiàn)干擾問題;
這個問題與第一類問題的本質(zhì)相同,就是外拖電纜相當(dāng)于天線。當(dāng)沒有電纜時,相當(dāng)于沒有輻射天線和接收天線,因此容易通過輻射發(fā)射和抗擾度試驗,但是當(dāng)拖上電纜后,這些電纜作為輻射天線和接收天線,導(dǎo)致設(shè)備的輻射增強、對外界空間干擾的敏感度提高。解決方法就是在電纜的端口處安裝濾波器,將這些導(dǎo)體從空間接收到的電磁能量在它們到達(dá)電子線路之前濾除掉,另一方面,阻止電子線路中的干擾能量進入這些導(dǎo)體后借助導(dǎo)體輻射。

3)在信號電纜線上注入電快速脈沖時,出現(xiàn)故障;
我們知道電快速脈沖的頻率是很高的,這些干擾通過電容耦合鉗耦合進電纜,在電纜上形成干擾電流,這些電流一方面直接流進電路,對電路形成干擾,另一方面產(chǎn)生輻射,對電路形成干擾。解決方法就是采用屏蔽電纜和加裝濾波器。

4)不能通過電纜束上的傳導(dǎo)敏感度試驗
電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗,目的是驗證由閃電、接地故障或切換電感性負(fù)載而引起的瞬時擾動的抗干擾能力。這種試驗是一種耦合到電源線路、控制線路、信號線路上的由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群試驗,自然也可以通過在電纜端口處濾波的方式來解決。

5)不能通過靜電放電試驗;
靜電放電對設(shè)備電路的影響很大程度上是由于靜電放電電流周圍的高頻電磁場,這些電磁場由于頻率很高,因此很容易被導(dǎo)線所接收,對電路形成干擾凈,某設(shè)備在做靜電放電試驗時,發(fā)現(xiàn)當(dāng)在活動面板上進行放電時,電路出現(xiàn)故障。經(jīng)檢查,發(fā)現(xiàn)面板后面是一束電纜,面板上的靜電放電電流產(chǎn)生的電磁場在電纜束上感應(yīng)出了噪聲電流,形成干擾。在電纜的端口處安裝濾波器后,問題解決。

隨著開關(guān)電源的普遍應(yīng)用,在電源線入口處安裝濾波器已經(jīng)是項必要的措施。因為開關(guān)電源工作在大功率脈沖狀態(tài),它會產(chǎn)生很強的電磁輻射,這些輻射感應(yīng)到線路上形成傳導(dǎo)發(fā)射。如果不使用濾波器,就沒有可能通過滿足電磁兼容試驗。

在設(shè)計中,往往將干擾濾波器分為電源線干擾濾波器和信號線干擾濾波器兩類。從電路上講,這兩類濾波器是相同的,都是低通濾波器,之所以這樣來劃分,主要是因為兩者除了都有對電磁干擾有盡量大的抑制作用外,分別還有一些特殊的考慮。信號濾波器還要考慮濾波器不能對工作信號有嚴(yán)重的影響,不能造成信號的失真。電源濾波器除了要保證滿足安全方面的要求外,還要注意當(dāng)負(fù)載電流較大時,電路中的電感不能發(fā)生飽和(導(dǎo)致濾波器性能下降)。

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