电磁兼容原理及应用第3章-电磁干扰的抑制课件.pptx

1、引言引言(1)(1)接地接地 是电子设备中电路的公共导线，它既可以为正常电流信号提供通路，使电路正常工作，也可以为高频电压噪声信号提供低阻抗通路，旁路干扰信号。如果忽略导线的阻抗，这个公共地线就是一个等电位体，为电路提供电位基准点，称为地。12接地的分类接地的分类)()(1)()(zGzDzGzDz）（设备安全接地接零保护接地防雷接地)()(1)()(zGzDzGzDz）（单点接地 多点接地 混合接地 悬浮接地)()(1)()(zGzDzGzDz）（屏蔽体接地滤波器接地安全接地安全接地设备安全接地设备安全接地当机壳对地是绝缘的，即Z2Z1时，有U2U1。若电压U1很高，接触机壳就有触电的危险。

2、而机壳接地后，Z20，有U20，即使人接触机壳，但由于人体电阻远大于0，因此绝大部分电流将经接地导线流入地，不会有触电危险。12122UZZZU安全接地安全接地设备安全接地设备安全接地带有保险熔断器的交流电力线引入封闭机壳内的情况：机壳可将熔断器所能承受的电流传导至机壳外。此时若人员接触机壳，电力线的电流将直接经人体进入地，造成人身伤亡。而如果将机壳接地，则在绝缘破坏或电力线触及机壳时，电力线上的有大电流流过而熔断保险，使机壳不再带电，避免电击危险。安全接地安全接地接零保护接地接零保护接地 通常用电设备采用220V（单相三线）或380V（三相四线）电源。其金属外壳除了正常接地外，还应与电网零线

3、（即中线）连接，称为。(a)单相三线供电线路(b)三相五线供电线路图3-2 接零保护接线示意图安全接地安全接地接零保护接地接零保护接地当用电设备外壳接地后，一旦人体与机壳接触情况发生，人体与接地电阻并联，但其电阻远大于接地电阻，漏电流的绝大部分则从接地导线中通过。但接地电阻与电网中性点接地的接触电阻相比，数量级相当，故接地线上的电压约为相电压220V的一半，超过人体所能承受的安全电压，使接触设备金属外壳的人体上流过的电流超过安全限度，导致触电危险。因此，良好的设备安全接地并不能确保人身安全，应将金属外壳与供电网络的零线连接，才能保证安全用电。安全接地安全接地接零保护接地接零保护接地(a)单相三

4、线供电线路(b)三相五线供电线路图3-2 接零保护接线示意图安全接地安全接地防雷接地防雷接地防雷接地是将建筑物等设施和用电设备的外壳与大地相连，防雷接地是将建筑物等设施和用电设备的外壳与大地相连，将雷电电流引入大地，从而起到保护设施、设备和人身安将雷电电流引入大地，从而起到保护设施、设备和人身安全的作用，同时避免雷击电流窜入信号接地系统而影响或全的作用，同时避免雷击电流窜入信号接地系统而影响或损坏设备。损坏设备。信号接地信号接地信号接地的目的是为了给电路中的电位提供基准点给电路中的电位提供基准点。它是信号级电路的电流流通的路径。交流电源的地线不能用作信号地交流电源的地线不能用作信号地线线，因为

5、一段电源地线的两点之间的电位有数百微伏，甚至达数伏，将对低电平的信号电路来说造成严重的干扰。工程实际中，常采用模拟信号地和数字信号地分别设置、直流电源地和交流电源地分别设置、大信号地与小信号（敏感信号）地分别设置，以及骚扰源器件和设备（如电动机、继电器、电力开关等）的接地系统与其它电子、电路系统的接地系统分别设置等原则，以便抑制干扰。接地方式有单点接地单点接地、多点接地多点接地、混合接地混合接地和悬浮接地悬浮接地等。地线干扰机理地线干扰机理地线中电流是在有阻抗的路径中流动；地线中电流是在有阻抗的路径中流动；地线也是导线构成的，其总阻抗不会为零，当一个电流通过地线也是导线构成的，其总阻抗不会为零

6、，当一个电流通过有限值阻抗时，就会产生电压降，等电位就不可能实现。有限值阻抗时，就会产生电压降，等电位就不可能实现。实际地线上的电位就像大海中的波浪一样此起彼伏。实际地线上的电位就像大海中的波浪一样此起彼伏。任何导线都有电感，尽管电感不大，但当频率较高时，感抗任何导线都有电感，尽管电感不大，但当频率较高时，感抗变得非常大而不容忽视，因此导线的阻抗远大于直流电阻。变得非常大而不容忽视，因此导线的阻抗远大于直流电阻。在实际电路中，造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号，脉在实际电路中，造成电磁干扰的信号往往是脉冲信号，脉冲信号包含丰富的高频成分，因此会在地线上产生较大的冲信号包含丰富的高频成分，因此会在

7、地线上产生较大的电压。电压。地线干扰机理地线干扰机理 当两个电路共用一段地线时，由于地线的阻抗，一个电路中的信号会耦合进另一个电路，这样一个电路的地电位会受另一个电路工作电流的调制而被干扰。这种耦合称为公共阻抗耦合公共阻抗耦合。地线干扰机理地线干扰机理图图3-4 3-4 地线阻抗造成的电路误动作地线阻抗造成的电路误动作图3-4 是一个有四个门电路组成的简单电路。假设门1的输出电平由高变为低，这时电路中的寄生电容（有时门3 的输入端还会有滤波电容）会通过门1向地线放电，由于地线的阻抗，放电电流会在地线上产生尖峰电压，如果这时门2 的输出是低电平，则这个尖峰电压就会传到门4的输入端，如果这个尖峰电

8、压的幅度超过门4 的噪声门限，就会造成门4的误动作。地线干扰机理地线干扰机理1I2IGVGI由于地由于地线线阻抗的存在，阻抗的存在，当电当电流流流流过过地地线时线时，就，就会会在地在地线线上上产产生生电压电压。例如附近有共用此地例如附近有共用此地线线的大功率的大功率电电路工作路工作时时，会会在地在地线线中流中流过过很强很强的的电电流。流。这个电这个电流流会会在在两个设备两个设备的的连连接接电缆电缆上上产产生生电电流。由于流。由于电电路路的不平衡性，每根的不平衡性，每根导线导线上的上的电电流不同，因此形成差模流不同，因此形成差模电压电压，对电对电路路造成干造成干扰扰。由于。由于这种这种干干扰扰是

9、由是由电缆与电缆与地地线构线构成的成的环环路路电电流流产产生的，生的，因此因此称为称为地地环环路干路干扰扰。地。地环环路中的路中的电电流流还还可以由外界可以由外界电电磁磁场场感感应应出出来来。和图图3-53-5 两个两个接地接地电电路的地路的地环环路路抑制地线干扰的方法抑制地线干扰的方法 消除公共阻抗耦合的途径：消除公共阻抗耦合的途径：减小公共地线部分的阻抗（公共地线上的电压也随之减小，从而控制公共阻抗耦合）；通过适当的接地方式并联单点接地，或串联单点接地，以避免容易相互干扰的电路共用地线，避免强电电路和弱电电路共用地线，数字电路和模拟电路共用地线。抑制地线干扰的方法抑制地线干扰的方法并联单点

10、接地串联单点接地抑制地线干扰的方法抑制地线干扰的方法将一端的设备浮地将一端的设备浮地使用隔离变压器实现设备之间的连接使用隔离变压器实现设备之间的连接抑制地线干扰的方法抑制地线干扰的方法使用光隔离器使用光隔离器 抑制地线干扰的方法抑制地线干扰的方法使用共模扼流圈使用共模扼流圈 电磁屏蔽是电磁屏蔽是的有效方式之一，它是的有效方式之一，它是以某种材料（导电或导磁材料）制成的屏蔽壳体（实体的以某种材料（导电或导磁材料）制成的屏蔽壳体（实体的或非实体的）将需要屏蔽的区域封闭起来，使其内的电磁或非实体的）将需要屏蔽的区域封闭起来，使其内的电磁场不能越出这一区域，而外来的辐射电磁场不能进入该区场不能越出这一

11、区域，而外来的辐射电磁场不能进入该区域（或进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。简单域（或进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。简单地说，地说，。电磁屏蔽的机理是电磁感应现象：在外界交变电磁场的作用电磁屏蔽的机理是电磁感应现象：在外界交变电磁场的作用下，通过电磁感应屏蔽壳体内产生感应电流，感应电流在下，通过电磁感应屏蔽壳体内产生感应电流，感应电流在屏蔽空间又产生了与外界电磁场方向相反的电磁场，从而屏蔽空间又产生了与外界电磁场方向相反的电磁场，从而抵消了外界电磁场对屏蔽体内电路的影响，产生屏蔽效果抵消了外界电磁场对屏蔽体内电路的影响，产生屏蔽效果 电磁屏蔽的类型电磁屏蔽的类型防止交变电场和交

12、变磁场以及交防止交变电场和交变磁场以及交变电磁场的影响变电磁场的影响 电磁屏蔽电磁屏蔽防止静电场和恒定磁场的影响防止静电场和恒定磁场的影响依据依据电磁场理论：电磁场理论：置于静电场中的导体在静电平衡的条件下：置于静电场中的导体在静电平衡的条件下：(1)(1)导体内部任何一点的电场为零；导体内部任何一点的电场为零；(2)(2)导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导体导体表面任何一点的电场强度矢量的方向与该点的导体表面垂直；表面垂直；(3)(3)整个导体是一个等电位；整个导体是一个等电位；(4)(4)导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布在导体的表面导体内部没有静电荷存在，电荷只能分布在导体

13、的表面上。上。图图3-8 对外静电场的静电屏蔽对外静电场的静电屏蔽+Q-Q图图3-9 对内静电场源的静电屏蔽对内静电场源的静电屏蔽(a)孤立带电电荷产生的电场孤立带电电荷产生的电场+QA(b)空腔导体包围带电体的情况空腔导体包围带电体的情况+Q+QA-Q(c)屏蔽体接地的情况屏蔽体接地的情况A A+Q-Q-Q-QA交变电场是电力系统和电力电子装置及系统中常见的传导干扰途交变电场是电力系统和电力电子装置及系统中常见的传导干扰途径。在交变电场中，干扰源和接受器之间的电场感应耦合可以径。在交变电场中，干扰源和接受器之间的电场感应耦合可以用它们之间的耦合电容进行描述，并利用这些描述的原理找到用它们之间

14、的耦合电容进行描述，并利用这些描述的原理找到阻断传导干扰的途径。阻断传导干扰的途径。图图3-10 交变电场的耦合交变电场的耦合(受扰设备受扰设备)S干扰源干扰源CCR接收器接收器RZSZSURU图图3-11 插入屏蔽体时交变电场的耦合插入屏蔽体时交变电场的耦合S干扰源干扰源1CCR(受扰设备受扰设备)接收器接收器RZSZSURU3CC2CC1Z1U屏蔽体（良导体）屏蔽体（良导体）图图3-10 交变电场的耦合交变电场的耦合(受扰设备受扰设备)S干扰源干扰源CCR接收器接收器RZSZSURU图图3-11 插入屏蔽体时交变电场的耦合插入屏蔽体时交变电场的耦合S干扰源干扰源1CCR(受扰设受扰设备备)

15、接收器接收器RZSZSURU3CC2CC1Z1U1122)(1UZZCjZCjURCRCRSSRCRCRUZZCjZCjU)(1SSCCUZZCjZCjU)(112111Z Z1 1是良是良导导体体阻抗很小阻抗很小低频磁场的屏蔽：低频磁场的屏蔽：100KHz以下的交变磁场通常称为低频磁场。低频磁场的屏蔽常用高导磁率的铁磁材料（铁、硅钢片、坡莫合金等）。它是利用铁磁材料的高导磁率对干扰磁场进行分路，由于铁磁材料的磁 阻与空气的磁阻相比很小，交变磁场的磁通主要通过铁磁材料制成的屏蔽罩，而通过空气的磁通将大大减弱，从而起到磁场屏蔽的作用。屏蔽罩内交变磁场产生的磁通将主要通过屏蔽罩流通，故被限制在屏蔽

16、罩内，使罩外的元件、电路和设备不受罩内线圈电流产生的磁场所影响；外界骚扰磁通也将主要限制在屏蔽罩中流通，而不会骚扰屏蔽罩内的线圈电流。高频磁场屏蔽的原理是利用电磁感应在屏蔽体表面所产生高频磁场屏蔽的原理是利用电磁感应在屏蔽体表面所产生涡流的反磁场，来抵消或抑制屏蔽体外骚扰源磁场的影涡流的反磁场，来抵消或抑制屏蔽体外骚扰源磁场的影响。因此高频磁场的屏蔽体采用的是低电阻率的良导体响。因此高频磁场的屏蔽体采用的是低电阻率的良导体材料，如铜、铝等。材料，如铜、铝等。与电场屏蔽不同，高频磁场屏蔽的屏蔽盒是否接地不影响与电场屏蔽不同，高频磁场屏蔽的屏蔽盒是否接地不影响磁屏蔽的效果。但是若将金属导电材料制造

17、的屏蔽盒接磁屏蔽的效果。但是若将金属导电材料制造的屏蔽盒接地，屏蔽盒就同时具有电场屏蔽和高频磁场屏蔽的作用。地，屏蔽盒就同时具有电场屏蔽和高频磁场屏蔽的作用。所以，实际使用中的屏蔽体都接地使用。所以，实际使用中的屏蔽体都接地使用。理想的屏蔽机壳应该具有连续的结构，即没有任何缝隙和开理想的屏蔽机壳应该具有连续的结构，即没有任何缝隙和开口让外界干扰电磁波进入设备。但是实际上，实用的设备口让外界干扰电磁波进入设备。但是实际上，实用的设备不仅需要为提供正常工作的电源线、控制线、信号线的输不仅需要为提供正常工作的电源线、控制线、信号线的输入输出通道留下引线孔缝，还由于设备工作时的大功率器入输出通道留下引

18、线孔缝，还由于设备工作时的大功率器件需要散热而需要提供通风窗口。除此以外，基于维修便件需要散热而需要提供通风窗口。除此以外，基于维修便利和工作指示因素，盖板、测量指示仪表、调节的电位器利和工作指示因素，盖板、测量指示仪表、调节的电位器轴、指示灯、保险丝、开关、门等也需要留下窗口或孔缝。轴、指示灯、保险丝、开关、门等也需要留下窗口或孔缝。屏蔽体上的缝隙，会导致电磁波穿过缝隙，造成带有缝隙屏蔽体上的缝隙，会导致电磁波穿过缝隙，造成带有缝隙的金属屏蔽体的屏蔽效能下降。的金属屏蔽体的屏蔽效能下降。孔缝泄漏问题及抑制孔缝泄漏问题及抑制 典型机箱示意图典型机箱示意图 电磁屏蔽的设计电磁屏蔽的设计应该考虑实

19、际应该考虑实际需求，对屏蔽需求，对屏蔽体及其所开的体及其所开的窗口和缝隙，窗口和缝隙，或按照以上要或按照以上要求沿磁场方向求沿磁场方向开口，或进行开口，或进行连续性设计。连续性设计。孔缝泄漏问题及抑制孔缝泄漏问题及抑制 所谓连续性设计，主要是要求屏蔽体及其所开的窗口和缝所谓连续性设计，主要是要求屏蔽体及其所开的窗口和缝隙在结合部分应具有良好的导电性或导磁性，不能因缝隙在结合部分应具有良好的导电性或导磁性，不能因缝隙而断开磁路。隙而断开磁路。当有通风、测量、开关操作控制等需要在设备机箱上开孔当有通风、测量、开关操作控制等需要在设备机箱上开孔时，为提高设备的电磁屏蔽效果，应采用金属丝网的孔时，为提

20、高设备的电磁屏蔽效果，应采用金属丝网的孔眼屏蔽。孔眼的屏蔽效能眼屏蔽。孔眼的屏蔽效能SESE（dBdB）与电磁波的频率、孔）与电磁波的频率、孔眼的尺寸和数量等参数有关。眼的尺寸和数量等参数有关。孔缝泄漏问题及抑制孔缝泄漏问题及抑制信号连续性设计信号连续性设计孔缝泄漏问题及抑制孔缝泄漏问题及抑制信号连续性设计信号连续性设计孔缝泄漏问题及抑制孔缝泄漏问题及抑制 1 1 导电纤维导电纤维 2 2 导电橡胶导电橡胶3 3 导电塑料和导电涂料导电塑料和导电涂料4 4 导电箔带导电箔带 (3)(3)滤波滤波滤波器是一种选频网滤波器是一种选频网络，即允许一定频络，即允许一定频率的信号通过，而率的信号通过，而

21、阻止其它频率的信阻止其它频率的信号通过。作用是压号通过。作用是压缩或降低骚扰信号缩或降低骚扰信号的频谱，使传导出的频谱，使传导出去的骚扰值不超过去的骚扰值不超过规范要求的限值。规范要求的限值。图图3-14 四种滤波器的幅频特性四种滤波器的幅频特性(4)(4)其它技术其它技术隔离、对称隔离、对称L2LC(a)不不对称对称LC滤滤波器波器(b)推荐的推荐的对称对称LC滤滤波器波器C2L电容器在电路的瞬变过程中的充放电作用，可以实现对信号的耦合、微分和积分作用；同时由于电容器储存电场能不能突变，电容器具有两端电压不能突变的特性，又被大量运用来滤波，实现对干扰信号的去耦和旁路。当要滤除的噪声频率确定时

22、，可以通过计算来选择电容器的容量，使谐振点刚好等于噪声信号频率，起到最好的滤波效果。电磁兼容设计中使用的电容器要求谐振频率尽可能高，这样才能在较宽的频率范围(10KHz1GHz)内起到有效的滤波作用。提高谐振频率的途径有：缩短引线长度，以及选用等效串联电感值较小的电容种类。如涤纶电容，聚苯乙烯电容，云母电容，陶瓷电容等。而其中ESL最小的是陶瓷电容。当需要在很宽的频率范围内滤波时，例如从50Hz电源频率以及500KHz高频范围内都能起滤波作用，应选用不同谐振频率的电容并联使用，如具有较大电容值、体积小又经济的铝电解电容，与一只电容值为0.10.47 uf的涤纶电容，以及一只小电容值的陶瓷电容(

23、数百皮法)并联。这样能在低频和高频都能对不同频率的噪声信号起到旁路作用。电容种类符号适用频率介质损耗绝缘电阻特点及适用场合特点及适用场合铝电解电容CD低高小容量大，体积小，价格低；有极性，耐压不高，受温度影响大，易损坏；适用于电源滤波和低频旁路钽电解电容CA中低较大容量大，体积小，受温度影响小；有极性，价格高，耐压低；适用于低压大电容值精度要求高的场合纸介电容CZ中高容量大，价格低；易损坏聚苯乙烯电容聚丙烯电容CB中高低大高频滤波特性和温度稳定性好，耐压高；价格高，容量范围一般，体积偏大；适用温度稳定性要求较高、中高频滤波等场合涤纶电容CL中高低大高频滤波特性和温度稳定性好，耐压高；价格低，容

24、量范围一般；适用温度稳定性要求较高、中高频滤波等场合云母电容CY高低大高频滤波特性和温度稳定性好，耐压高；价格高，容量范围小；适用对温度稳定性要求较高、高频滤波等场合陶瓷电容CC高低大不同类型陶瓷电容具有不同的高频滤波特性和温度稳定性、耐压和容量范围，体积小，适用对温度稳定性要求较高、高频滤波等场合根据连接和安装方式的不同，还有如下两类电容，它们通过特殊连接和安装方式极大地降低了等效串联电感ESL，因而能用于高达数百MHz甚至超过1GHz的场合。穿心电容图图3-16 电容接入滤波电路时的连接电容接入滤波电路时的连接示意图示意图电容引线寄生电容高频耦合滤波电容(a)柱状穿心电容 (b)环状穿心电

25、容图3-18 不同封装形式的穿心电容图3-17 穿心电容符号12片状电容并非专门为抑制电磁干扰的器件，但是它在封装上去掉了引脚，引线电感几乎为零，因此也成为抑制电磁干扰的理想器件。片状电容总的等效电感可以减小到元件本身的电感(为传统电容器引线电感的1/31/5)，一次其自身谐振频率可达到同样容量带引线电容器的2倍。导线本身具有电感，如果弯曲则电感量就更大，要成为电感就应该绕成线圈。线圈有两种形式：一种是非磁性的(或称空心的)，即线圈绕成的圈中没有磁性元件，这样形成的电感量很小，但是不会随频率变化而饱和。另一种比较多见的是磁性的，即线圈围绕磁性元件绕制成，因而具有比较大的电感量。由于有磁性元件作

26、为磁芯，因此这样的电感器就需要根据工作频率选择磁芯和设计电感量（线圈匝数），否则将出现饱和。空心电感环形磁芯电感环形磁芯电感磁性磁芯又有闭合磁路的和开放磁路的之分。开放磁芯可以通过调节开放部分的空气隙长度使磁通发生改变，进而方便地调节电感量。但是开放磁芯在空气隙处产生的漏磁通，会在电感周围产生较强的磁场，对周围电路产生干扰；此外，开放磁芯电感对外界的磁场也非常敏感，例如收音机的磁性天线就是一个利用这个特性的例子，类似电感拾取外界噪声而增加电路敏感度的问题也应予以重视。所以EMC要求比较严格的场合，为了避免漏磁通引起的EMI问题，仍应该尽量使用闭合磁芯。自激式开关电源中的变压器（电感特性，有开口

27、气隙）图图 3-18 自激式开关电源基本电路自激式开关电源基本电路NpNpCBRB图3-19 绕制线圈的匝间寄生电容示意图图3-20 实际电感器的等效电路CL电感频率特性尽量减少线圈匝数：尽量减少线圈匝数：尽可能采用截面积大的磁芯以便同等电感量时线圈匝数最少；若空间允许时，尽量使线圈为单层，并使线圈入端和出端远离。多层线圈的绕制方法：多层线圈的绕制方法：电感量和磁芯限制下必须多层绕制时，如果按照低频电感大多数线圈绕制工艺，先绕完一层再往回绕，则入端（第一层起始端）和出端（最后一层末端）之间的寄生电容最大。应向一个方向绕，边绕边重叠，这样每匝的寄生电容较小，总寄生电容是各匝间寄生电容的串联，因而

28、可以减小电感器的总寄生电容；或在一个磁芯上将线圈分段绕制，同样每段的寄生电容也较小，总寄生电容为两段间寄生电容的串联，电感器的总寄生电容量小于每段的寄生电容量。共模滤波电感共模滤波电感共模扼流圈共模扼流圈共模扼流圈的差模磁路 寄生差模电感由于工作电流产生的磁场不会相互抵消，所以会导致电感磁芯饱和。漏磁场也会形成新的辐射干扰源。但是寄生差模电感总是不可避免地存在着，它也并非总是有害，它对差模干扰仍具有一定的抑制作用。设计时应全面考虑。铁氧体磁芯电感器的频率特性，低频段阻抗由电感的感抗构成，这时磁导率较高，电感量较大，电感器呈现低损耗、高Q值的电感特性。由于这样的电感容易产生谐振，所以在低频段有时

29、会呈现增大干扰的现象。而在高频段，阻抗的主要成分是电阻，随频率的升高而出现磁导率降低的特性，电感量减小，感抗减小，但磁芯因电阻成分增加导致损耗增加，因此电感器的总阻抗增加，在高频时仍能对噪声起到抑制作用，频率特性优于普通电感器。高频噪声信号通过铁氧体磁芯电感时，噪声电磁能量以热的形式耗散。滤波器设计中，一类重要的方式是采用有损耗器件，在阻带内将电磁骚扰能量吸收，并转化为热损耗，从而起到滤波的作用。其中，铁氧体材料就是一种使用极其广泛的有损耗器件，可实现上述共模扼流圈等高频滤波电感设计。插件电感插件电感插件型可调电感插件电感共模电感环形电感空心电感贴片电感色环电感无屏蔽功率电感屏蔽贴片功率电感

30、电阻器按照材料划分，有线绕型、薄膜型和合成型。所有电阻器在通电后，都会出现不同程度的噪声电压，表现为两个引出端电位的不规则波动。这种噪声源于电阻体内载流子浓度的变化，不可避免。因此噪声小是电阻器质量的标志之一。电阻噪声随制造方法不同而各异：如线绕电阻的噪声最小；而相同功率场合下应用时，额定功率大的电阻器产生的噪声小。电阻器也会在一定频率下呈现出电感性或电容性，在需要精确阻性元件时可以采用频率补偿的方法：在电阻器呈容性时，采用感性电路与之串联，而在电阻器呈感性时则采用容性电路与之并联。需要大功率宽频率范围的电阻器时，如电力电子电路中用来吸收电压或电流尖峰的各种缓冲电路，电阻中不能具有电感，而且功

31、率较大需要温度特性好的电阻器，这时应尽可能采用金属膜电阻并缩短引线，或采用无感绕制法的线绕电阻器。电阻器在电路中起降压或限流作用，为耗能元件，简称电阻。电阻在一定场合中能对EMI起到抑制作用，但某些情况下也会产生噪声。玻璃釉电阻-直流或低频交流瓷壳绕线电阻带散热器功率绕线电阻绕线电阻金属膜电阻 事实证明，即使是一个经过很好设计、并且具有正确的屏蔽和接地措施的装置，也仍然会有传导骚扰发射。滤波是压缩信号回路噪声骚扰频谱的一种方法，当骚扰源成分不同于有用信号的频带时，可以将滤波器将无用的骚扰滤除。因此正确地设计、选择滤波器对抑制传导是一种比较有效的方法。EMI滤波器通常为低通滤波器，其目的是让有用

32、的低频成分通过，而衰减高频噪声信号。然而完全消除沿导线传出或传入设备的噪声通常是不可能的。任何电网络的实际频率特性都不可能在某一频率下成为无穷小，将噪声衰减到零。滤波的目的是将这些噪声减小到一定程度，即将噪声频谱抑制到标准规定的极限值以下。EMI滤波器工作方式有两种：一种是将无用信号能量在滤波器中吸收并消耗掉，这类滤波器中含有损耗性器件，如电阻或铁氧体等；一种是阻止无用信号通过，让无用信号能量反射至信号源，并且必须在系统其它地方消耗掉。这类滤波器为非损耗性器件组成，如纯电抗性器件。无论哪一类滤波器，都应使滤波器的损耗在阻带内尽量大使滤波器的损耗在阻带内尽量大，这是EMI滤波器设计区别于其它信号

33、滤波器设计的重要特征。EMIEMI滤波器原理滤波器原理A 滤波器的插入损耗滤波器的插入损耗插入损耗(Insertion Loss)，简称插损，是滤波器最为重要的技术性能参数之一，用符号IL表示。插入损耗定义为：信号源和接收机(负载)之间接入滤波器前后，由源传送给负载的功率之比（分贝值）：或近似表示成同一信号源下接入滤波器前后，负载阻抗上电压之比（分贝值）：显然，在保证滤波器安全、环境、机械强度和可靠性满足有关标准的要求的前提下，滤波器设计时应实现尽可能高的插入损耗应实现尽可能高的插入损耗，因为高的插入损耗意味着对骚扰信号有好的抑制能力。)/log(1021PPIL)/log(2021UUIL

34、EMIEMI滤波器的原理滤波器的原理B 滤波器阻抗匹配与失配滤波器阻抗匹配与失配阻抗失配现象和对EMI抑制作用：则根据电网络理论，此时这个二端口网络仅起匹配阻抗作用,源所能提供的功率全部被负载吸收:LO,;ZZZZZZSILS且若221112211IUIUZZUIZIUZIUISSOIEMIEMI滤波器的原理滤波器的原理B 滤波器阻抗匹配与失配滤波器阻抗匹配与失配LSSLZZUI22接入此理想二端口匹配网络接入此理想二端口匹配网络后，负载上的电流为后，负载上的电流为而该电路未接此理想匹配网络而该电路未接此理想匹配网络时，负载上的电流为时，负载上的电流为LSSLZZUI1因此，接入理想匹配网络前

35、后，因此，接入理想匹配网络前后，流过负载的电流之比为流过负载的电流之比为1221LSLSLLZZZZIIEMIEMI滤波器的原理滤波器的原理B 滤波器阻抗匹配与失配滤波器阻抗匹配与失配因此，未接入理想匹配网络前，负载上的电流因此，未接入理想匹配网络前，负载上的电流IL-1 小于接入后小于接入后的负载电流的负载电流IL-2 ，源传输到负载的功率也要相应减少。接入，源传输到负载的功率也要相应减少。接入理想匹配网络使负载上电流最大并获得最大传输功率，而没理想匹配网络使负载上电流最大并获得最大传输功率，而没有接入理想匹配网络则不能获得最大电流和最大功率，显然有接入理想匹配网络则不能获得最大电流和最大功

36、率，显然就是源和负载阻抗不匹配造成的。就是源和负载阻抗不匹配造成的。这种由于源与负裁阻抗不匹配而产生的负载电流变化这种由于源与负裁阻抗不匹配而产生的负载电流变化(IL-1 IL-2)，可以理解成一种电流反射现象。这种反射同样也会引起功率可以理解成一种电流反射现象。这种反射同样也会引起功率损耗，表现为反射损耗，大小为：损耗，表现为反射损耗，大小为：1221LSLSLLZZZZII)1log(102log20log20212LSLSLLZZZZIIAEMIEMI滤波器的原理滤波器的原理B 滤波器阻抗匹配与失配滤波器阻抗匹配与失配称为反射系数。称为反射系数。)1log(102log20log2021

37、2LSLSLLZZZZIIA1LSLSZZZZ当阻抗完全匹配时，当阻抗完全匹配时，所以有，所以有A0 0，即没有反射现象，即没有反射现象，源所能提供的功率全部被负载吸收，也不存在反射损耗。源所能提供的功率全部被负载吸收，也不存在反射损耗。而当电路出现全反射时，而当电路出现全反射时，因而有，因而有A，负载上电流，负载上电流为零，即源和负载阻抗形成最大失配，源能提供的功率全为零，即源和负载阻抗形成最大失配，源能提供的功率全部被反射回来，负载上没有功率损耗。部被反射回来，负载上没有功率损耗。对于骚扰信号，对于骚扰信号，EMIEMI滤波器应该尽量在阻抗不匹配的条件下工滤波器应该尽量在阻抗不匹配的条件下

38、工作，阻碍骚扰信号的传播。作，阻碍骚扰信号的传播。01反射损耗反射损耗EMIEMI滤波器的原理滤波器的原理C 理想理想EMIEMI滤波器的特点滤波器的特点理想的理想的EMIEMI滤波器实际上是具有双向抑制性的低通滤波器滤波器实际上是具有双向抑制性的低通滤波器,它它既能毫无衰减地将有用信号传输到电子设备上去，又能阻既能毫无衰减地将有用信号传输到电子设备上去，又能阻断或最大限度地衰减高频断或最大限度地衰减高频EM IEM I信号信号,保护电子设备免受电保护电子设备免受电磁干扰；磁干扰；同时同时,它还能够阻断或最大限度地衰减电子设备自身产生的它还能够阻断或最大限度地衰减电子设备自身产生的EMEMI

39、I信号信号,防止其进入源端污染源端的电磁环境，危害其他电防止其进入源端污染源端的电磁环境，危害其他电子设备。子设备。因此在某种意义上，因此在某种意义上，EMIEMI滤波器的原理滤波器的原理C 理想理想EMIEMI滤波器的特点滤波器的特点(1)(1)为了使源端的有用信号能够毫无衰减的通过为了使源端的有用信号能够毫无衰减的通过EMIEMI滤波器，滤波器的输入端阻抗滤波器，滤波器的输入端阻抗Z ZI I、输出端特性阻抗、输出端特性阻抗Z ZO O应该分别与信号源阻抗应该分别与信号源阻抗Z ZS S、设备阻抗、设备阻抗Z ZL L完全匹配，滤波器完全匹配，滤波器仅起阻抗匹配作用仅起阻抗匹配作用,不吸收

40、有用信号的能量。不吸收有用信号的能量。(2)(2)为阻断来自源端的为阻断来自源端的EMIEMI信号传入电子设备，应使滤波器的输入端阻抗信号传入电子设备，应使滤波器的输入端阻抗Z ZI I 与源端与源端的干扰源高频阻抗的干扰源高频阻抗Z ZSH SH 完全匹配，滤波器将来自源端的完全匹配，滤波器将来自源端的EMIEMI信号全部吸收并消耗；信号全部吸收并消耗；同时还应使同时还应使EMIEMI滤波器的输出端阻抗滤波器的输出端阻抗Z ZO O与电子设备的高频阻抗与电子设备的高频阻抗Z ZLH LH 严重失配，实严重失配，实现对现对EMIEMI信号的全反射，从而阻断此信号的全反射，从而阻断此EMIEMI

41、信号传入电子设备的途径。信号传入电子设备的途径。(3)(3)为了阻断来自电子设备端的为了阻断来自电子设备端的EMIEMI信号传入源端，应使滤波器的输出端阻抗信号传入源端，应使滤波器的输出端阻抗Z ZO O与与电子设备的干扰源阻抗电子设备的干扰源阻抗Z ZLH LH 完全匹配，滤波器将电子设备产生的完全匹配，滤波器将电子设备产生的EMIEMI信号全部吸信号全部吸收并消耗掉；同时还应使滤波器的输入端阻抗收并消耗掉；同时还应使滤波器的输入端阻抗Z ZI I 与源端的高频阻抗与源端的高频阻抗Z ZSH SH 严重失严重失配，尽可能实现对配，尽可能实现对EMIEMI信号的全反射，从而阻断此信号的全反射，

42、从而阻断此EMIEMI信号传入源端的途径。信号传入源端的途径。EMIEMI滤波器的原理滤波器的原理D 阻抗失配对插入损耗的影响阻抗失配对插入损耗的影响滤波器设计中插入损耗是关键的参数。为了分析阻抗失配对插滤波器设计中插入损耗是关键的参数。为了分析阻抗失配对插入损耗的影响，入损耗的影响，如果如果忽略干扰源阻抗的影响，并假设滤波器忽略干扰源阻抗的影响，并假设滤波器为典型的为典型的LCLC型，型，则则滤波器的插入损耗与电路的电压衰减相等。滤波器的插入损耗与电路的电压衰减相等。因此滤波器的插入损耗为：因此滤波器的插入损耗为：222)()1(log20LZLLCILLC1022202)()1(log20

43、LZLILEMIEMI滤波器的原理滤波器的原理D 阻抗失配对插入损耗的影响阻抗失配对插入损耗的影响(1)(1)负载负载ZL为纯阻性：为纯阻性：LLRZ 22202)()1(log20LRLIL滤波器在滤波器在 时具有较大的插损，可以很好的工作；时具有较大的插损，可以很好的工作；0在在 附近，附近，起决定作用，若起决定作用，若则会有插损则会有插损IL 0，即此时该滤波器不但不能衰减，即此时该滤波器不但不能衰减EMIEMI信号，信号，反而会放大反而会放大EMIEMI噪声信号噪声信号。001202LRLCLLLRL0EMIEMI滤波器的原理滤波器的原理D 阻抗失配对插入损耗的影响阻抗失配对插入损耗的

44、影响(2)(2)负载负载ZL为感性负载：为感性负载：LLLLRZ/滤波器在滤波器在 时才具有较大的插损；时才具有较大的插损；001LLLL2022220)()1(log20LLLLRLIL0L因此在原来阻性负载情况下因此在原来阻性负载情况下 （应具有大于零的插损），（应具有大于零的插损），而又不满足而又不满足 时，插损并不能大于零，即时，插损并不能大于零，即EMIEMI滤波有滤波有效范围较阻性负载减小。若在频率范围中，出现电感和电效范围较阻性负载减小。若在频率范围中，出现电感和电容谐振，还将使原来没有电感负载时的阻带内，出现负的容谐振，还将使原来没有电感负载时的阻带内，出现负的插损，即对插损，

45、即对EMIEMI信号具有放大作用，这是应当避免的。信号具有放大作用，这是应当避免的。0LEMIEMI滤波器的原理滤波器的原理D 阻抗失配对插入损耗的影响阻抗失配对插入损耗的影响(2)(2)负载负载ZL为容性负载：为容性负载：LLLCRZ/电路的谐振频率电路的谐振频率 比比LC 滤波电路的固有谐振频率滤波电路的固有谐振频率 低，因低，因此使滤波器截止频率以内的插入损耗增加，对此使滤波器截止频率以内的插入损耗增加，对EMIEMI信号滤波信号滤波效果增强效果增强.001/CCLC222)()1(log20LCRLILCOEMIEMI滤波器的原理滤波器的原理D 阻抗失配对插入损耗的影响阻抗失配对插入损

46、耗的影响总结总结对于一个给定的源和对于一个给定的源和EMIEMI滤波器，当所接负载为容性时，滤波滤波器，当所接负载为容性时，滤波器截止频率以内的插入损耗将增加，来自源的器截止频率以内的插入损耗将增加，来自源的EMIEMI信号可以信号可以被较好地抑制；反之，当所接负载为感性时，滤波器截止被较好地抑制；反之，当所接负载为感性时，滤波器截止频率范围内的插入损耗会变小，甚至会出现源噪声被放大频率范围内的插入损耗会变小，甚至会出现源噪声被放大的可能，从而影响对的可能，从而影响对EMIEMI信号的抑制。信号的抑制。滤波器分类及特性滤波器分类及特性滤波器从不同角度去分析，就有不同的分类滤波器从不同角度去分析

47、，就有不同的分类:根据滤波原理，按照噪声能量的最终处理归属，EMI滤波器分为反射式滤波器(Reflective Filter)和吸收式滤波器(Dissipative Filter)。反射式滤波器利用了上述反射原理，将噪声能量反射回噪声源，而吸收式滤波器则利用耗能元件将噪声能量消耗掉。根据工作条件可分为有源滤波器(Active Filter)和无源滤波器(Passive Filter)。有源滤波器中含有源元件，而无源滤波器由无源元件(R，L，C等)构成。根据频率特性可分为低通滤波器(Low-pass Filter)、高通滤波器(High-pass Filter)、带通滤波器(Band-pass

48、Filter)、带阻滤波器(Band-reject Filter)。根据使用场合，可分为电源滤波器、信号滤波器等。根据用途可分为信号选择滤波器和EMI滤波器两大类。其中EMI滤波器也具有反射式滤波器和吸收式滤波器两大类。反射式滤波器反射式滤波器结构及选用原则结构及选用原则A 常用的反射式常用的反射式EMIEMI滤波器结构形式滤波器结构形式:无源无损滤波器无源无损滤波器(LC(LC滤滤波器波器)并联电容滤波器并联电容滤波器 串联电感滤波器串联电感滤波器 组合型组合型LC型型 组合型组合型 CL型型 组合型组合型 T型型 组合型组合型 型型常用常用EMI滤波器结构形式滤波器结构形式(a)LC型型源

49、源负载负载(b)CL型型源源负载负载(c)T型型源源负载负载(d)型型源源负载负载反射式滤波器反射式滤波器结构及选用原则结构及选用原则B 阻抗失配下应有的滤波器结构阻抗失配下应有的滤波器结构以上分析给出了滤波器设计的基本原则。但是源和负载阻抗通常由于网络工作拓扑情况变化而出现非常大的变化，如电力电子开关电路。以上分析仅考虑了负载性质的变化对滤波器插入损耗的影响。如果同时再考虑到噪声源阻抗的影响,阻抗失配对滤波器插入损耗的影响将变得更为复杂。因此，在工程应用中，需要先对EMI滤波器的结构进行原则上的选择。选取的基本出发点选取的基本出发点是：以此保证阻抗最大失配的条件下，使滤波网络实际工作时，即有

50、较大的插入损耗，又有最大的反射损耗，从而实现对EMI信号的有效抑制。这样，EMI滤波器中的LC电路仍可以维持其谐振滤波特性，同时也能够部分补偿或削弱源阻抗和负载阻抗变动对滤波器特性的影响。反射式滤波器反射式滤波器结构及选用原则结构及选用原则B 阻抗失配下应有的滤波器结构阻抗失配下应有的滤波器结构 低的源阻抗和低的负载阻抗：选取低的源阻抗和低的负载阻抗：选取T T型滤波器结构；型滤波器结构；低的源阻抗和高的负载阻抗：选取低的源阻抗和高的负载阻抗：选取LCLC型滤波器结构；型滤波器结构；高的源阻抗和低的负载阻抗：选取高的源阻抗和低的负载阻抗：选取CLCL型滤波器结构。型滤波器结构。高的源阻抗和高的