集成差共模滤波器介绍课件.ppt

1、集成差共模滤波电感器传导EMI干扰信号有两种:差模和共模干扰信号.差模信号可以用串在电源火线或中线之间的电感(差模电感)来削弱或消除;而共模信号则是通过绕在同一磁心上的两个电感(共模电感)来削弱或消除,其中一个串在电源的火在线,另一个则串在电源的中在线.如下图示:LNLNFig.1 Typical line filter configuration传导EMI干扰信号有两种:差模和共模干扰信号.差模信号可以用串在电源火线或中线之间的电感(差模电感)来削弱或消除;而共模信号则是通过绕在同一磁心上的两个电感(共模电感)来削弱或消除,其中一个串在电源的火在线,另一个则串在电源的中在线.如下图示:Pat

2、ent by Motorola Lighting,Inc.优点：结构简单，构思巧妙。缺点：共模，差模共享磁路太长，工作电流产生的偏磁作用使共模电感降低很大.Patent by Magnetek Inc.EMI应注意应能够EMS不產生電磁雜訊妨礙其他電子設備就是EMC的觀念不受其他電子設備所產生的電磁影響图2.EMC的观念二二.EMI/EMS之分类之分类:CSEMCEMIEMSRSRECEEMC:ELECTRO-MAGNETIC COMPATIBILITY(电磁相容)EMI:ELECTRO-MAGNETIC INTERFERENCE(电磁干扰)EMS:ELECTRO-MAGNETIC SUSCE

3、PTIBILITY(电磁免疫)CE:CONDUCTED EMMISSION(传导性电磁干扰)RE:RADIATED EMMISSION(辐射性电磁干扰)CS:CONDUCTED SUSCEPTIBILITY(对传导性电磁干扰的免疫)RS:RADIATED SUSCEPTIBILITY(对幅射性电磁干扰的免疫)无论是传导性无论是传导性EMI(Conducted EMI)EMI(Conducted EMI)还是辐射性还是辐射性EMI(Radiated EMI)EMI(Radiated EMI)均有差均有差 模模(differential mode noise)(differential mode

4、noise)和共模和共模(common mode noise)(common mode noise)之分之分.三三.EMI.EMI之产生之产生,解决方案及国际标准解决方案及国际标准.1.EMI1.EMI产生产生(1)(1)自然界所产生的电磁干扰自然界所产生的电磁干扰:a.a.电电?磁场磁场(low-frequency electric and magnetic field)(low-frequency electric and magnetic field)b.b.雷击雷击(lightning)(lightning)c.c.高频电磁波（高频电磁波（high-frequency electrom

5、agnetic fieldhigh-frequency electromagnetic field）(2)(2)人为设备所产生干扰人为设备所产生干扰.射频发射机射频发射机(radio transmitter)b.b.数字讯号处理与传输数字讯号处理与传输(digital signal processing and transmission)(digital signal processing and transmission)c.c.电热应用电热应用(electro-heat application)(electro-heat application)d.d.电力设备及输电电力设备及输电(pow

6、er conditioning and transmission)(power conditioning and transmission).低频导电性低频导电性(low frequency conducted)(low frequency conducted)干扰干扰(谐波谐波?电压变动电压变动?电压瞬降电压瞬降?不平衡不平衡?载波讯号载波讯号?其它低频其它低频).高频辐射性高频辐射性(high frequency radiated)(high frequency radiated)干扰干扰.高频导电性高频导电性(high frequency conducted)(high frequenc

7、y conducted)干扰干扰(低电压系统的尖波低电压系统的尖波?高电压变电所的突波电压高电压变电所的突波电压.高频辐射性高频辐射性(high frequency radiated)(high frequency radiated)干扰干扰e.e.开关时的瞬时开关时的瞬时(switching transient)(switching transient)f.f.静电放电静电放电(electrostatic discharge,ESD)(electrostatic discharge,ESD)g.g.核爆电磁脉波核爆电磁脉波(nuclear electromagnetic pulse,NEMP

8、)(nuclear electromagnetic pulse,NEMP)2.EMI2.EMI的表现形态的表现形态:(1)(1)由电源电路进入的噪声干扰由电源电路进入的噪声干扰(2)(2)由讯号线的噪声干扰由讯号线的噪声干扰(3)(3)由静电感应引起的噪声干扰由静电感应引起的噪声干扰(4)(4)电磁感应引起的噪声干扰电磁感应引起的噪声干扰(5)(5)由电磁波引起的噪声干扰由电磁波引起的噪声干扰(6)(6)由电路间共同阻抗引起的噪声干扰由电路间共同阻抗引起的噪声干扰(7)(7)由反射引起的噪声干扰由反射引起的噪声干扰(8)(8)由接地或屏蔽不当引起的噪声干扰由接地或屏蔽不当引起的噪声干扰(9)(

9、9)由配线不良引起的噪声干扰由配线不良引起的噪声干扰(10)(10)由接地不良引起的噪声干扰由接地不良引起的噪声干扰3.3.噪声干扰的对策噪声干扰的对策:(1)接地接地(Grounding)(2)屏蔽屏蔽(Shielding)(3)滤波滤波(Filtering)(4)平衡平衡(Balancing)(5)隔离隔离(Isolation)(6)分离与取向分离与取向(Separation and Orientation)(7)电路阻抗控制电路阻抗控制(Circuit impedance level control)(8)配线设计配线设计(Cable design)(9)速度与频宽控制速度与频宽控制(S

10、peed and band width control)4.4.有关有关EMIEMI的国际标准的国际标准 EMC REGULATIONSDEVICECISPRVCCIFCCVDEINFORMATIONPub.22TechnicalReferencePart 150871INDUSTRYPub.11-Part 180871TV&OTHERSPub.13-Part 150872HOME MARKETPub.14-0875FCC:FEDERAL COMMUNICATIONS COMMISSIONCISPR:INTERNATIONAL SPECIAL COMMITTEE ON RADIO INTERF

11、ERENCEVDE:ASSOCIATION OF WEST GERMANY ELECTRICAL ENGINEERSVCCI:VOLUNTARY CONTROL COUNCIL FOR INTERFERENCETable 1 FCC Class A Radiated Emission LimitsTable 1 FCC Class A Radiated Emission LimitsFrequency Measuring FieldFrequency Measuring Field(MHz)Distance Strength(MHz)Distance Strength(m)(uV/m)(m)(

12、uV/m)30-88 30 3030-88 30 3088-216 30 5088-216 30 50216-1000 30 70216-1000 30 70Frequency Measuring FieldFrequency Measuring Field(MHz)Distance Strength(MHz)Distance Strength(m)(uV/m)(m)(uV/m)30-88 3 10030-88 3 10088-216 3 15088-216 3 150216-1000 3 200216-1000 3 200Table 2 FCC Class B Radiated Emissi

13、on LimitsTable 2 FCC Class B Radiated Emission Limits四四.传导性传导性EMIEMI和辐射性和辐射性EMIEMI如前所述如前所述,电磁干扰电磁干扰(EMI)(EMI)有两种传播途径有两种传播途径:传导传导(Conduction)(Conduction)和辐射和辐射(Radiation),(Radiation),即电磁干扰分为传导性电磁干扰即电磁干扰分为传导性电磁干扰(Conducted EMI)(Conducted EMI)和辐射性电和辐射性电磁干扰磁干扰(Radiated EMI)(Radiated EMI)两种两种.电磁干扰在电子仪器设备

14、中产生噪音电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音,相应地相应地,噪音亦分为传导性噪音效噪音亦分为传导性噪音效(Conducted noise)(Conducted noise)和辐射性噪音和辐射性噪音(Radiated noise)(Radiated noise)a.a.当电磁干扰波的频率小于当电磁干扰波的频率小于30MHz30MHz时时,电磁干扰主要是以传导方式在电子电磁干扰主要是以传导方式在电子设备中产生传导性噪音设备中产生传导性噪音,可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度.b.b.当电磁干扰波的频率高于当电磁干扰波的频率高于30MHz30MHz时时,电

15、磁干扰主要以辐射方式在电子设电磁干扰主要以辐射方式在电子设备中产生辐射噪备中产生辐射噪,以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度.无论传导噪音还是辐射噪音无论传导噪音还是辐射噪音,都分为共模都分为共模(或共态或共态)噪音噪音(common mode(common mode noise)noise)和差模和差模(或常模或常模?常态常态)(differential mode noise)(differential mode noise或或normal mode normal mode noise)noise)两种两种.通常共模噪音比差模噪音更难控制通常共

16、模噪音比差模噪音更难控制.四四.传导性传导性EMIEMI和辐射性和辐射性EMIEMI如前所述如前所述,电磁干扰电磁干扰(EMI)(EMI)有两种传播途径有两种传播途径:传导传导(Conduction)(Conduction)和辐射和辐射(Radiation),(Radiation),即电磁干扰分为传导性电磁干扰即电磁干扰分为传导性电磁干扰(Conducted EMI)(Conducted EMI)和辐射性电和辐射性电磁干扰磁干扰(Radiated EMI)(Radiated EMI)两种两种.电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音,相应地相应地,噪音亦分为传导性噪音效

17、噪音亦分为传导性噪音效(Conducted noise)(Conducted noise)和辐射性噪音和辐射性噪音(Radiated noise)(Radiated noise)a.a.当电磁干扰波的频率小于当电磁干扰波的频率小于30MHz30MHz时时,电磁干扰主要是以传导方式在电子电磁干扰主要是以传导方式在电子设备中产生传导性噪音设备中产生传导性噪音,可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程度.b.b.当电磁干扰波的频率高于当电磁干扰波的频率高于30MHz30MHz时时,电磁干扰主要以辐射方式在电子设电磁干扰主要以辐射方式在电子设备中产生辐射噪备中产生

18、辐射噪,以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程度.无论传导噪音还是辐射噪音无论传导噪音还是辐射噪音,都分为共模都分为共模(或共态或共态)噪音噪音(common mode(common mode noise)noise)和差模和差模(或常模或常模?常态常态)(differential mode noise)(differential mode noise或或normal mode normal mode noise)noise)两种两种.通常共模噪音比差模噪音更难控制通常共模噪音比差模噪音更难控制.一一).).辐射噪音之抑制方法辐射噪音之抑制方法.辐射

19、性辐射性EMIEMI产生如右图产生如右图:抑制辐射噪音的主要方法有屏蔽抑制辐射噪音的主要方法有屏蔽差模噪音是讯号线与其回路之差模噪音是讯号线与其回路之间的噪声间的噪声,其传导方式如图其传导方式如图(b)(b)二二)传导性传导性EMI(EMI(或噪音或噪音)如前所述如前所述,传导性噪音亦分传导性噪音亦分为共模和差模两种为共模和差模两种.共模噪音是讯号或其回路共模噪音是讯号或其回路与大地间之噪声与大地间之噪声,其传导方式其传导方式如图如图(a).(a).抑制传导性噪音的方法是滤波抑制传导性噪音的方法是滤波(filter)(filter)1.1.滤波定义滤波定义:滤波作用是利用不同频率的讯号滤波作用

20、是利用不同频率的讯号,对于电容或电感组件会产生不同阻抗对于电容或电感组件会产生不同阻抗(即较高频即较高频率的讯号率的讯号,其感抗较大而容抗较小其感抗较大而容抗较小,而较低频率的讯号而较低频率的讯号,其感抗较小其感抗较小,容抗较大容抗较大)而造成而造成不同频率讯号不同频率讯号,对于电容或电感之衰减量不同对于电容或电感之衰减量不同,故使所需讯号与噪声之故使所需讯号与噪声之S/NS/N比值提高比值提高,而达到噪声干扰而达到噪声干扰(噪音噪音)防制的效果防制的效果.2.2.滤波器之分类滤波器之分类.(1)(1)两种滤波类型两种滤波类型通讯或波的滤波设计通讯或波的滤波设计电源滤波设计电源滤波设计用在系统

21、内部噪音的抑制用在系统内部噪音的抑制用于系统间噪音的抑制用于系统间噪音的抑制(2)(2)四种滤波方式四种滤波方式低通滤波低通滤波(low pass filtering)(low pass filtering)高通滤波高通滤波(high pass filtering)带通滤波带通滤波(band pass filtering)(band pass filtering)带止滤波带止滤波(band rejection filtering)(band rejection filtering)DCDC滤波滤波ACAC滤波滤波(3)(3)两种滤波场合两种滤波场合由于一般之电源噪声对于电源工作频由于一般之电源

22、噪声对于电源工作频(如如AC60Hz)AC60Hz)而言而言,均原于高频噪声均原于高频噪声,故我们故我们将主要讨论低通电源波器将主要讨论低通电源波器.3.3.低通电源滤波器之设计低通电源滤波器之设计低通电源滤波器是排除系统间导线之噪声干扰的有效办法低通电源滤波器是排除系统间导线之噪声干扰的有效办法,其设计考虑重点为其设计考虑重点为:(1)(1)噪声噪声(噪音噪音)类型类型 (2)(2)滤波频带滤波频带(3)(3)衰减量衰减量 (4)(4)线路匹配线路匹配(5)(5)滤波组件滤波组件 (6)(6)额定电压与额定电流额定电压与额定电流(7)(7)接触阻抗接触阻抗(1)(1)噪声类型噪声类型噪声来源噪声来源:内部噪声内部噪声,外部噪声外部噪声,内外噪声兼有内外噪声兼有噪声类型噪声类型共模噪声共模噪声(common mode noise)(common mode noise)差模噪声差模噪声(differential mode noise)(differential mode noise)滤波器设计是以频域滤波器设计是以频域(frequercy domain)作考虑作考虑,傅立叶傅立叶因此因此,要要:时域时域(time domain)转换转换频域频域(frequency domain)傅 立 葉 轉 換