什么是EMI交流線路濾波器?它有什么作用?對于以交流電源為動力的設備，通常使用模塊化的交流線路過濾器，它可以作為連接器的一部分，也可以作為底盤的一部分，特別是在工業、醫療和ITE等專業環境中。這種設備通常包括一個嵌入式的交直流轉換器或電源，也可以是底盤式的，有時也可以是機架式或pcb式的。在每一種情況下，電力供應將始終作為獨立部分滿足排放的法定要求，典型的EN55011/EN55032用于傳導和輻射干擾。但可能仍然需要額外的過濾。
經驗豐富的設備設計師都知道，僅僅使用兼容的組件并不能保證最終產品符合EMC要求。原因是多方面的。例如，設備交直流轉換器的合規性測試是在非常特定的條件下進行的，包括假定的交流線路阻抗、輸出負載、電纜長度和路由，以及部件相對于地面的位置。當一個最終產品被測試時，這個AC-DC轉換器安裝在內部，所有這些條件都不同，導致不同的，往往更糟糕的傳導電磁干擾信號。來自其他部件的輻射電磁干擾也可以在電力電纜上檢測到，從而增加傳導水平。
模塊化過濾器可以使系統電磁干擾合規
一個外部模塊過濾器可能是解決方案，但有數百個選擇，哪一個是最佳的?讓我們首先看看一個典型的商業濾波器的內部電路，并考慮每個組件的作用。
電容CX衰減差分模式噪聲、信號、和尖峰出現從線路到中性由迅速變化的電流在轉換器。電容器的額定電壓為X1、X2或X3，因為它們能夠承受交流線路上的電壓瞬變。電感L是一個共模或電流補償扼流圈，兩個繞組相控，如圖所示。共模噪聲是由變換器內電壓的快速變化引起的，從線路和中性點到地面，阻風門是高阻抗的，每個CY電容都將噪聲電流引到地面。正常運行的電流通過扼流圈上的兩個繞組，導致鐵芯中的磁場抵消，因此可以使用高電感值，而不用擔心磁飽和。通常，L繞組之間的耦合不夠完美，從而產生了一些漏感，表現為一個單獨的串聯電感，增加了差分模式衰減。
雖然CX可以是實際范圍內的任何電容值，但這兩個CY值受接地泄漏電流要求的限制。有Y1型、Y2型、Y3型和Y4型，額定工作電壓和瞬態電壓均有下降。漏電電流通過Y電容器是一個潛在的問題，因為他們橋安全屏障線和中性點對地。如果設備金屬外殼的保護接地失效，外殼就會通過Y型電容器浮到線路電壓，并可能引起電擊。因此，這些Y電容器的值被限制在不允許超過規定的電流通過套管，這個量是由特定應用環境的標準設置的。限制范圍可以從幾十毫安工業系統降至不到10μa的心臟流動醫療應用程序。
電阻R1是一個高阻值的電阻，通常為1M歐姆，如果交流電源突然斷開，并且不能依靠負載將電荷抽走，在交流連接器插腳上留下一個潛在的危險電壓，則R1用于放電CX。IEC 62368-1等標準規定，對于CX > 300nF(納米法拉)，R1應在兩秒后將電容器放電至60V以下，而對于CX < 300nF則允許更高的電壓。同樣，對于只有訓練有素的人員才能接觸到的設備，允許的電壓限制更高。
不過，其他標準是不同的。例如，iec60601 -1醫療設備要求在一秒后放電小于60V，但如果CX小于100nF則沒有要求。IEC 62368-1等標準還要求電阻器承受瞬時電壓，如果在熔斷器前安裝電阻器，則電阻的偏差不超過10%。因此，電阻R1將是一個高規格的部分。在某些應用中，R1在正常情況下的功耗可能會限制其遵守美國能源部(DoE)和歐洲ErP指令等機構規定的備用或空載損耗限制的機會。
圖1中所示的fuse可以包含在模塊過濾器中，特別是像流行的IEC320-C14類型這樣的面板安裝類型(圖2)。
在商業應用中，線路中的單個保險絲是正常的。如果熔斷器元件符合標準，它將簡化下游組件的規格，如R1所述。一些應用程序，如醫療設備和II類IT，要求線路和中性點同時熔斷，以覆蓋意外連接反轉的可能性。在單個熔斷器的情況下，如果發生連接反轉，則會使帶電線路處于不穩定狀態，并在電源開口處依賴于上游熔斷器或斷路器，從而導致接地保護短路。但是，這些上游設備可能被額定為高電流值，以保護多負載的線路，而且不能保證在設備故障時迅速打開，這可能會導致火災危險。然而，雙保險絲也有缺點，即連接到中性點的過電流可能只會打開中性點的保險絲，使設備表面上是死的，但內部仍然有活的連接。
選擇濾波器
濾波器的機械格式是選擇過程的自然起點。機械變型可作為IEC進口件，帶有螺絲或卡扣式安裝，可根據應用要求選擇開關以及零個、一個或兩個保險絲。IEC進口類型的額定為10A的C14和16A的C20，底盤安裝部件可提供20A及以上。底盤安裝濾波器，通常有6面屏蔽和直接固定導電接地金屬，提供非常有效的電磁干擾衰減。
對于所有類型,醫療版本可用,省略了Y電容器降低泄漏電流通常5μA最大值。這種省略必然意味著共模衰減減少了，可能需要在其他地方進行補償，例如通過級聯濾波器。在給定最低輸入電壓和負載功率因數的情況下，從負載功率需求可以很容易地計算出濾波器的額定電流需求。例如，濾波器負載為200w，功率因數為0.9，在90vac時，會產生200w / (0.9 x 90 VAC) = 2.47A的電流。在這種情況下，可以選擇3a級的濾波器。
選擇濾波器所需的衰減最好是在不安裝濾波器的情況下測量系統性能，然后計算需要從外部濾波器獲得多少額外的衰減才能滿足規格要求。濾波器數據表中的衰減曲線將給出濾波器性能的指示，但要記住，數據表的性能是在規定的測試條件下，通常是50歐姆源和負載阻抗。雖然交流電源可以使用線路阻抗穩定網絡(LISN)進行標準化，但應用負載可能與數據表的測試條件有很大不同。
在交直流電源中，與內部濾波器級聯的濾波器模塊也會產生意想不到的結果，可能出現的諧振甚至會導致臨界頻率處的電磁干擾放大。作為一個例子，一個電磁干擾圖取自一個典型的交流-直流轉換器的XP電源，部分PBR500PS12B，運行在230 VAC和180 W，如圖3所示。圖中擬峰值檢測符合en55032曲線B排放限值線。然后在交流線路中插入一個濾波器，即XP Power FCSS06SFR，其產生的衰減特性如圖4所示。虛線為差分模式，實線為共模衰減。總體組合結果如圖5所示。
可以看出，在1mhz左右，濾波器的衰減降低了預期的發射量，但在10mhz及以上，改善并不符合預期，這意味著模塊化濾波器在這些頻率下并沒有“看到”50歐姆的終止。它給出的衰減比預期的要低。這一結果證實了進行實際測量以確定合規性的必要性。
咨詢專家
在最初階段正確地遵守EMC對于避免最終產品測試中高昂代價的失敗是至關重要的。然而，解決方案不是簡單地使用一個超大的模塊過濾器在交流入口，這可能會增加不必要的成本，甚至適得其反，得到意想不到的衰減結果。相反，設計人員應該執行測試并進行測量，以確定其應用程序的實際過濾器需求。
像XP Power這樣的電源制造商可以提供幫助，提供一系列帶有模塊化過濾器的交直流電源產品，這些過濾器的版本是為ITE、工業和低泄漏醫療應用等量身定制的。有些公司甚至為客戶提供全面的應用程序設計支持，并免費使用他們的內部EMC合規前測試設施。以上就是EMI交流線路濾波器的相關解析，希望能給大家幫助。