磁粉芯在高性能EMI滤波器中的应用介绍

作者：时间：2012-03-28 来源：网络收藏

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/190582.htm

例如：对于每种滤波器而言，衰减量达到最大（增益达到最小值）的原因都是由于电容器与其引线电感发生谐振所造成的。对于单级滤波器，这一点发生在175kHz。所以尽量缩短电容器引线长度的重要性是非常明显的。随着频率从175kHz增加，衰减又开始减少（增益增加），这是因为引线电感阻碍了每只电容器返回电流的流动。

另一个重要的结果是，双级滤波器在20kHz频率点下，具有最低的衰减（最高的增益）。从理论计算，双级滤波器应该视同于2个单级滤波器在14.6kHz频率点上的效果，但是由于电容C1，电感L2和电容C3的阻尼效果，所以频率点变到了20kHz。在20kHz频率点，产生了大约30dB的衰减。超过这个频率点之后，双级滤波器的增益衰减在60kHz,比单级滤波器还要低20dB。

最后还可以注意到，双级滤波器在300kHz到1MHz范围内，增益衰减都比单段滤波器大10dB。附加电感和电容减少了电容引线的电感效果。在美国，因为无线电调幅AM波段是在540kHz到1.6MHz之间，这样对于改善此波段内的滤波器性能，非常有利。

上述滤波器测试条件为，将电容器侧作为输入或参考通道，将电感器侧作为测试通道。通过观察可以看到，频率响应特性在上述测试连接方式和采用电感器侧连接到参考通道，将电容器连接到测试通道的结果是相似的。因此，上述实验结果也适用于电感器输入型电路。

3电源滤波器

滤波器通常用于电路或一部分电路以防止电磁干扰（EMI）。不设滤波器则无用的电信号将会沿着电源线或共用母线传导引起EMI，而传导干扰也能继发射频干扰（RFI），这是因为电源线对于高频则是一天线。滤波器的作用就是防止在供电的同时将电噪声传导到电力线上。

　　对于那些连接到公用电上的电子、电器设备而言，各国政府机构都对特定的频率范围内所允许的最大传导噪声电压有具体的规定。比如，美国联邦通讯委员会（FCC）就规定，在450kHz到30MHz频段内的无线电射频干扰，应限制在48dBμV（250μV）以下。这种规定的目的就是要防止射频干扰对公共电子设施，如无线电、电视机、电话机等的干扰。

在电子系统中对电源输出端噪声的限制，要由其负载的需要决定。在大多数情况下，噪声的滤除是由前述的滤波元件（电感器和电容器）来完成的，由它们抑制输出电压的脉动。为了抑制电源输出端的EMI，有时设计二级滤波。

在含有开关器件的设备中，比如开关电源的功率晶体管和二极管，都需要在电源输入端加装EMI滤波器。在电路中电流的突然变化会导致电压的短暂升高（或称电压尖峰），这个电压尖峰既施加在输入导体之间，也施加在导体与地线之间。

在输入导线之间的EMI电压称之为差模噪声。导线对接地端的噪声称之为共模噪声。对于抑制共模噪声的电感器，需要在一个磁芯上绕制两组电流方向相反的导线，并使用高磁导率的磁芯。

相反，对于抑制差模噪声的电感器，则要求磁芯材料在偏磁场下仍然能够保持磁导率指标。图8中，标出了流经电感器的电流I，电压V和磁芯中的磁场强度曲线，并且画出了差模滤波器和共模滤波器在开关电源中的应用线路图。在输入端，可以是交流输入（如市电），也可以是电池供电（如48V，用于电信设备中）。当电池供电时，磁化电流是恒定的直流电。对于高功率因数的交流电系统，磁化电流接近正弦波波形。而低功率因数的交流电系统，其磁化电流则由一系列的交变脉冲叠加组成。

三种磁粉芯材料（铁镍钼MPP，铁镍HF和铁硅铝SUPERMSS）最适合用于差模滤波器中的电感（有时这种电感也称之为“串模电感”或“扼流圈”）。原因是这三种磁粉芯材料在偏磁场下具有极好的电感量保持能力。铁镍50％HF高磁通磁粉芯（美国阿诺公司注册商标Hi－FluxTM），特别适合用于高磁通密度工作条件。为了便于比较，图9标明了三种不同材料磁粉芯在直流偏磁场下的磁导率变化曲线。

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