電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，又名“電源EMI濾波器”，或是“EMI電源濾波器”，一種無(wú)源雙向網(wǎng)絡(luò)，它的一端是電源，另一端是負(fù)載。電源濾波器的原理就是一種——阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對(duì)電磁干擾的衰減就越有效。濾波器可以對(duì)電源線中特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到一個(gè)特定頻率的電源信號(hào)，或消除一個(gè)特定頻率后的電源信號(hào)。

電源濾波器的目的是在抑制電磁噪聲，噪聲的影響可分為以下二種：1)發(fā)射(Emissions)：是要將由設(shè)備產(chǎn)生，影響電源或其他設(shè)備的噪聲降到法規(guī)(例如FCC part 15)允許值以下，例如由開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲。2)抗擾(Immunity)：是要將進(jìn)入設(shè)備的噪聲降低到不會(huì)使設(shè)備出現(xiàn)異常動(dòng)作的程度，例如用在廣播電臺(tái)發(fā)射設(shè)備中的儀器。電源濾波器要抑制的噪聲可分為以下的二種：1)共模：在二條(或多條)電源線都相同的噪聲，可視為電源線對(duì)地的噪聲。2)差模：電源線和電源線之間的噪聲。同一個(gè)電源濾波器對(duì)于共模噪聲及差模噪聲的抑制能力會(huì)有所不同，一般會(huì)用頻率對(duì)應(yīng)抑制量(以分貝表示)的頻譜來(lái)說(shuō)明。

1. 分析電磁干擾的類(lèi)型

差模干擾和共模干擾的區(qū)分：

首先要確定開(kāi)關(guān)電源中主要的電磁干擾類(lèi)型。差模干擾是指在兩根電源線之間存在的干擾信號(hào)，其電流在兩根線中大小相等、方向相反。共模干擾則是指在電源線與地之間存在的干擾信號(hào)，兩根電源線中的干擾電流方向相同。一般通過(guò)專(zhuān)業(yè)的電磁干擾測(cè)試設(shè)備來(lái)測(cè)量和分析干擾類(lèi)型。例如，使用頻譜分析儀可以觀察到干擾信號(hào)的頻率分布和幅度，從而判斷是差模還是共模干擾占主導(dǎo)。

干擾頻率范圍的確定：

了解電磁干擾的頻率范圍至關(guān)重要。開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾頻率范圍較廣，通常從幾十 kHz 到幾百 MHz。通過(guò)測(cè)試確定主要干擾頻率后，就能有針對(duì)性地選擇濾波器的截止頻率。例如，如果主要干擾頻率在 100kHz - 1MHz 之間，那么濾波器的截止頻率應(yīng)適當(dāng)?shù)陀?100kHz，以有效濾除干擾信號(hào)。

2. 根據(jù)干擾類(lèi)型選擇濾波器類(lèi)型

差模濾波器：

結(jié)構(gòu)和原理：

差模濾波器主要由差模電感和差模電容組成。差模電感一般是一個(gè)繞在磁芯上的線圈，它對(duì)差模電流呈現(xiàn)出一定的電感抗，阻止差模干擾信號(hào)通過(guò)。差模電容則是連接在兩根電源線之間，用于旁路差模高頻干擾信號(hào)到地。

適用場(chǎng)景：

當(dāng)開(kāi)關(guān)電源的差模干擾較為嚴(yán)重時(shí)，如在電源輸出端出現(xiàn)較大的紋波電壓，差模濾波器可以有效降低紋波。例如，在一些對(duì)輸出電壓穩(wěn)定性要求較高的電子設(shè)備電源(如電腦主板電源)中，差模濾波器是必不可少的。

共模濾波器：

結(jié)構(gòu)和原理：

共模濾波器的核心元件是共模電感和共模電容。共模電感有兩個(gè)繞組，分別繞在同一個(gè)磁芯上，當(dāng)共模電流通過(guò)時(shí)，兩個(gè)繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同，電感量加倍，對(duì)共模電流產(chǎn)生很大的阻抗。共模電容則是連接在電源線與地之間，用于濾除共模干擾信號(hào)。

適用場(chǎng)景：

在開(kāi)關(guān)電源中，由于開(kāi)關(guān)器件的高速開(kāi)關(guān)動(dòng)作和電路布局等因素，很容易產(chǎn)生共模干擾。共模濾波器適用于抑制這種共模干擾，特別是在抑制電磁輻射方面效果顯著。例如，對(duì)于需要通過(guò)電磁兼容性(EMC)認(rèn)證的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品，共模濾波器是關(guān)鍵的組成部分。

3. 考慮濾波器的參數(shù)

電感值的選擇：

差模電感：

差模電感值的大小影響對(duì)差模干擾的抑制效果。一般來(lái)說(shuō)，電感值越大，對(duì)低頻差模干擾的抑制能力越強(qiáng)，但過(guò)大的電感值可能會(huì)導(dǎo)致電感體積過(guò)大、成本增加以及在高頻時(shí)性能下降。在實(shí)際選擇中，需要根據(jù)干擾頻率和電流大小來(lái)確定。例如，對(duì)于小功率開(kāi)關(guān)電源(功率小于 100W)，差模電感值可以選擇在幾百微亨到幾毫亨之間。

共模電感：

共模電感值的選擇同樣要考慮干擾頻率和電流。共模電感值越大，對(duì)共模干擾的抑制效果越好，但也會(huì)帶來(lái)類(lèi)似差模電感的問(wèn)題。通常，共模電感值在幾毫亨到幾十毫亨之間。例如，在一些醫(yī)療設(shè)備電源中，為了確保良好的電磁兼容性，共模電感值可能會(huì)選擇較大的值。

電容值的選擇：

差模電容：

差模電容用于旁路差模干擾信號(hào)，其電容值的選擇要考慮濾波頻率和耐壓值。一般來(lái)說(shuō)，電容值越大，對(duì)高頻差模干擾的濾波效果越好，但要注意耐壓值要滿足電源的工作電壓要求。例如，在常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源中，差模電容可以選擇在幾百納法到幾微法之間，耐壓值根據(jù)電源輸入電壓而定，一般為輸入電壓峰值的 1.5 - 2 倍。

共模電容：

共模電容的作用是濾除共模干擾信號(hào)，其電容值通常比差模電容小。共模電容值的選擇要考慮電磁干擾的頻率和電源的接地情況。一般在幾納法到幾十納法之間。例如，在通信設(shè)備電源中，共模電容值可能會(huì)根據(jù)通信頻段的要求進(jìn)行調(diào)整，以確保良好的電磁兼容性。

高壓環(huán)境下的選型要點(diǎn)

高壓環(huán)境主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大型設(shè)備，如變電站、高壓輸電線路等，電壓通常在10kV以上。在高壓環(huán)境下，電源濾波器的選型面臨著更高的技術(shù)要求。額定電壓必須嚴(yán)格滿足高壓電網(wǎng)的要求，并且要具備足夠的耐壓能力，以承受可能出現(xiàn)的過(guò)電壓沖擊。例如，在110kV的高壓輸電系統(tǒng)中，濾波器的額定電壓和耐壓等級(jí)需要經(jīng)過(guò)精確計(jì)算和嚴(yán)格測(cè)試，確保在各種惡劣條件下都能穩(wěn)定工作。

環(huán)境適應(yīng)性也是高壓環(huán)境下選型的重要考慮因素。高壓設(shè)備通常安裝在戶外或惡劣的工業(yè)環(huán)境中，電源濾波器需要具備良好的耐候性、防潮性和防塵性，以應(yīng)對(duì)高溫、低溫、潮濕、灰塵等惡劣環(huán)境的影響。同時(shí)，高壓環(huán)境下的電磁干擾強(qiáng)度更大，對(duì)濾波器的插入損耗和濾波帶寬要求更高。需要選擇具有高性能的濾波器，能夠有效抑制高壓電網(wǎng)中的各種電磁干擾，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

不同電壓等級(jí)下，電源濾波器的選型要點(diǎn)各不相同。在低壓、中壓和高壓環(huán)境下，都需要綜合考慮額定電壓、額定電流、插入損耗、阻抗匹配和環(huán)境適應(yīng)性等因素，選擇合適的電源濾波器，為電子設(shè)備和電力系統(tǒng)提供可靠的電磁干擾防護(hù)。

電源濾波器又稱(chēng)“電源EMI濾波器”或者“EMI電源濾波器”，這是一種由電容、電感和電阻組成的濾波器，是濾波器的一種。它的作用是：對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除，得到所需要的有效信號(hào)。

它是一種無(wú)源雙向網(wǎng)絡(luò)，一端是電源，另一端是負(fù)載，因此是一種阻抗適配網(wǎng)絡(luò)，主要是針對(duì)電源端口電磁騷擾的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，電源濾波器一般都設(shè)計(jì)為低通式，作為電子產(chǎn)品，工作的可靠性是它重要的特點(diǎn)，由于電磁噪聲存在使得電子產(chǎn)品受到其他設(shè)備的干擾導(dǎo)致工作異常。對(duì)于任何電源線上高頻傳導(dǎo)騷擾信號(hào)，都可以用差模干擾信號(hào)和共模干擾信號(hào)來(lái)描述。差模干擾在兩傳輸導(dǎo)線之間流動(dòng)，屬于對(duì)稱(chēng)性干擾;共模干擾在傳輸導(dǎo)線與地之間傳輸，屬于非對(duì)稱(chēng)性干擾。

電源濾波器原理

如下圖是電源濾波器典型電路圖，其中：C1、C2是差模電容器，一般稱(chēng)為X電容，電容容量很多時(shí)候選擇在0.01μF到0.47μF之間;Y1和Y2是共模電容，一般稱(chēng)為Y電容，電容量不宜過(guò)大，一般在幾十納法左右，選的太大容易引起漏電;L1為共模扼流圈，它為同向繞在同一個(gè)鐵氧體環(huán)上的一對(duì)線圈，電感量約為幾毫亨，對(duì)于共模干擾電流，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)是同方向的，共模扼流圈表現(xiàn)出較大的阻抗，從而起到衰減干擾信號(hào)的作用;而對(duì)于差模信號(hào)，兩個(gè)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)抵消，因此不會(huì)影響到電路的性能。需要注意的是這是一級(jí)濾波器電路，如果想要效果得到更好可以采用二級(jí)濾波。

電源濾波器性能指標(biāo)

判斷一個(gè)電源濾波器優(yōu)劣就要了解電源濾波器有哪些性能指標(biāo)，電源濾波器的主要參數(shù)有：額定電壓、額定電流、漏電流、絕緣電阻、耐壓值、工作溫度、插入損耗等。其中最重要的是插入損耗，插入損耗經(jīng)常用“IL”來(lái)表示，有時(shí)候也稱(chēng)插入衰減，這項(xiàng)指標(biāo)是價(jià)電源濾波器性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)，通常用分貝數(shù)或頻率特性曲線來(lái)表示。它是指濾波器接入線路前后，測(cè)試信號(hào)從電源端傳到負(fù)載端的功率比或端口電壓比。分貝數(shù)越大，說(shuō)明抑制干擾的能力就越強(qiáng)。例如插入損耗有些可以用50歐姆測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試。

如何選擇因此選購(gòu)電源濾波器時(shí)候，要充分考慮相數(shù)、額定電壓、額定電流、漏電流大小、認(rèn)證、體積以及形狀、插入損耗等，額定電壓/電流要符合產(chǎn)品所需，漏電流不能選擇太大的，選擇有相關(guān)認(rèn)證體系的電源濾波器，體積和形狀根據(jù)實(shí)際來(lái)決定，插入損耗選擇抑制能力強(qiáng)一點(diǎn)的等等。

除了這些還需要根據(jù)實(shí)際需要，例如有些電源濾波器是軍用級(jí)的有些是工業(yè)級(jí)的，有些是家庭設(shè)備專(zhuān)用，有些是變頻器專(zhuān)用，有些是醫(yī)療設(shè)備專(zhuān)用......只有確定了使用對(duì)象才能選擇好適合自己的電源濾波器，其實(shí)只要基本條件滿足的話，很多時(shí)候都是考慮價(jià)格成本的問(wèn)題。