天工通宇电源线滤波器讲义.ppt

第三讲 电源线滤波器l在GJB72-85中，电磁干扰的定义为：“任何能中断、阻碍、降低可限制通信电子设备有效性能的电磁能量l在实际工程中人们认为凡是影响所需设备正常工作的电磁能量即为电磁干扰l电磁干扰按照传输途径可分为：传导干扰和辐射干扰l传导干扰：GJB72-85中的定义为：“沿着导体传输的电磁干扰即沿导线传输的电磁干扰，频段在10KHz～30MHzl辐射干扰： GJB72-85中的定义为：“由任何部件、天线、电缆或连接线辐射的电磁干扰l抑制辐射电磁干扰的措施是屏蔽，滤波则是抑制传导干扰的有效手段1 电磁干扰电磁干扰l 电源线滤波器是由滤波电感、电容组成的无源器件 l它允许工频（50Hz、60Hz、400Hz）通过，而对较高频率的电磁干扰有很大的衰减l电源线滤波器为双向可逆器件，既能防止电网上的电磁干扰通过电源进入设备，又能防止设备本身产生的电磁干扰对电网造成污染2 电源线滤波器简介电源线滤波器简介l按使用环境可分为军用滤波器和民用滤波器，军用滤波器一般对滤波器各方面都有较为严格的要求，使用温度范围一般较宽泛为：-55℃～+85℃ ，性能要比较稳定，所以军品滤波器所选器件要求较高，价格也较高。

l按电流性质可分为交流电源线滤波器（我公司的FS系列）和直流电源线滤波器（我公司的FD系列），交流滤波器用在交流环境下，直流滤波器用在直流环境下，一般不可混淆一旦直流滤波器用于交流会造成滤波器烧毁的严重后果l按用途可分为通用型及高性能型例如我公司的A/B电路系列为通用型，C系列和D系列分别为差模增强型和共模增强型，F系列则是高性能滤波器，特殊D系列则为高频宽带电源线滤波器下面将对我公司的型号做重点讲解3电源线滤波器的分类电源线滤波器的分类l通用交流单相滤波器，采用一级共模滤波电路，对共模和差模电磁干扰均有抑制可提供各种电流规格，尺寸大小及端接方式（如电源线，焊片，螺栓，端子排等）结构紧凑，安装方便l适合各种通用单相供电电子设备，如：开关电源、UPS电源以及用到以上电源的电力电子设备，商用终端（如银行里面的终端机），电力监测，计算机，计量设备，工业控制设备，医疗行业等l电路原理图3.1 A/B系列滤波器系列滤波器l通用交流单相滤波器，采用两级共模滤波电路，对共模和差模电磁干扰均有抑制，对高频共模干扰抑制极佳可提供各种电流规格，尺寸大小及端接方式（如电源线，焊片，螺栓，端子排等）。

结构紧凑，安装方便l适合各种通用单相供电电子设备，如：开关电源、UPS电源以及用到以上电源的电力电子设备，ATM ，点钞机，自动售货机，加油机，绣花机，电力监测，计算机，计量设备，消防报警，工业控制设备，医疗行业等，特别是帮助设备通过EFT实验有显著效果l电路原理图3.2 共模增强系列滤波器共模增强系列滤波器l交流单相滤波器，采用一级共模一级差模滤波电路，对共模和差模电磁干扰均有抑制，对低频差模干扰抑制极佳可提供各种电流规格，尺寸大小及端接方式（如电源线，焊片，螺栓，端子排等）结构紧凑，安装方便l用于开关逆变类电源变换器，及含有逆变器的电力电子设备l电路原理图3.3 差模增强系列滤波器差模增强系列滤波器l交流单相滤波器，采用两级共模一级差模滤波电路，10KHz—30MHz带宽内优异的差模共模干扰抑制，且性能稳定可提供各种电流规格，尺寸大小及端接方式（如电源线，焊片，螺栓，端子排等）结构紧凑，安装方便l适合各种通用单相供电电子设备，特别是对噪声极敏感设备、变频器、逆变器、开关电源以及用到以上电源的设备l电路原理图3.4 高性能系列滤波器高性能系列滤波器l交流单相滤波器，采用两级共模滤波电路,特殊的共模旁路电容，优异的共模差模干扰抑制，对30—500MHz的高频瞬态干扰也有很好的抑制。

最大电流为7A，可提供各种端接方式（如电源线，焊片，螺栓，端子排等）结构紧凑，安装方便l特别适合与屏蔽措施配合抑制高频电磁干扰l电路原理图3.5 D3系列滤波器系列滤波器l高性能宽带交流单相滤波器，采用两级共模一级差模滤波电路，穿心电容进行隔离，滤波频率可以达到1GHz，且性能稳定可提供各种电流规格，尺寸大小及端接方式（如电源线，焊片，螺栓，端子排等）结构紧凑，安装方便l特别适合于需要满足军用电磁兼容标准或TEMPEST要求的设备和高频电磁干扰的设备l电路原理图3.6 F2系列滤波器系列滤波器l通用三相滤波器，一级共模滤波电路，采用新型软磁材料磁芯，有效的抑制高频电磁干扰可提供三相三线制（对应系列J电路）和三相四线制（对应系列M电路）的各种电流规格，尺寸大小及端接方式（如电源线，焊片，螺栓，端子排等）结构紧凑，安装方便l适合各种三相三线供电设备，如：加热节能机，各种机械设备（如：纺织设备，包装设备），工业空调，打印设备，UPS等l电路原理3.7 通用三相系列滤波器通用三相系列滤波器l差模增强型三相滤波器，一级共模一级差模滤波电路，采用新型软磁材料磁芯，有效的抑制高频电磁干扰，低频差模干扰抑制极佳。

可提供三相三线制（对应系列K电路）和三相四线制（对应系列R电路）的各种电流规格，尺寸大小及端接方式（如电源线，焊片，螺栓，端子排等）结构紧凑，安装方便l适合各种三相三线供电设备，如：加热节能机，各种机械设备（如：纺织设备，包装设备），工业空调，打印设备，UPS等l电路原理3.8 差模增强型三相系列滤波器差模增强型三相系列滤波器l通用直流电源滤波器，采用一级或两级滤波电路，主要用于抑制直流侧的电磁干扰可提供各种电流规格，尺寸大小及端接方式（如电源线，焊片，螺栓，端子排等）结构紧凑，安装方便l适合直流供电的各种电子设备，如：通讯设备、基站、直放站、程控交换机、复印设备、光端机、开关电源等l典型电路3.9 直流系列滤波器直流系列滤波器l电源线滤波器的主要技术参数有:①供电类型，②额定电压、电流， ③工作频率， ④漏电流， ⑤插入插入损耗耗， ⑥耐压等级， ⑦直流电阻，⑧气候类别下面将对各个参数展开介绍4 电源线滤波器技术参数电源线滤波器技术参数l一般的生活用电和工业用电有以下几种供电类型：直流，交流单相，三相三线和三相四线;l根据供电方式的不同，我公司滤波器也分为直流滤波器（FD系列），交流单相滤波器（FS系列），三线三相（FT系列）三相四线（FT系列)4.1 供电类型供电类型l额定电压就是电器长时间工作时所适用的最佳电压 ，交流滤波器的额定电压有115VAC、250VAC和440VAC，直流滤波器的额定电压一般为80VDC、100VDC;l额定电流:电气设备长时间连续工作，稳定温度达到最高容许温度时的电流称为该设备的额定电流。

我公司可生产制造0.5A到几千A的滤波器，滤波器的最佳工作为40℃，当环境温度不为40℃时滤波器允许通过的电流由下式估算：4.2 额定电压、电流额定电压、电流l交流电源线滤波器的标称工作频率一般为：50/60/400Hzl直流电源线滤波器的标称工作频率一般为：DC即0Hz.l但实际应用中滤波器可以在其截至频率以下保证设备正常工作4.3工作频率工作频率l首先需要明确的是滤波器的漏电流只有针对交流滤波器才有意义l漏电流的定义是：在250VAC/50Hz的电压、频率条件下，火线/零线与外壳间流过的电流漏电流并非绝缘不良造成，而是由滤波器的共模电容（Y电容）引起l从插入损耗方面考虑，共模电容取的越大越好，但漏电流也越大，这就会引起安全方面的问题，所以综合考虑以上两点，Y电容不宜取的过大l漏电流的测试电路如下图所示4.4 漏电流漏电流漏电流测试电路漏电流测试电路lGJB72-85中的描述为：“在源与负载之间，因网络的插入，而引起负载上功率的减少它通常以分贝数表示l滤波器的插入损耗：在信号源输出阻抗与接收机阻抗都是50Ω的测试系统下，当未接入滤波器时信号源输出电压为U1，当接入滤波器后，在滤波器输出端测得信号源的电压为U2，则滤波器的插入损耗为：。

由于干扰方式有共模干扰和差模干扰两种，所以插入损耗又分为共模插入损耗和差模插入损耗所谓共模干扰是指叠加于相线、零线和地线之间的干扰电压；差模干扰是指叠加于相线和零线之间的干扰电压共模和差模插入损耗的测试电路原理如下图所示4.5 插入损耗插入损耗l由于电源线滤波器安装在交流电网的输入端，除了承受开关电源（滤波器负载）产生的尖峰脉冲干扰电压外，还承受来自电网的浪涌电压（电流），特别是浪涌电压持续时间长（ms级）能量大（2000V浪涌电压是经常出现的）如果滤波器被击穿，相当AC电网被断路，至少造成设备停止工作，甚者造成安全事故l国际上耐压的安全规范各主要工业国家有所区别，举例说明：4.6耐压等级耐压等级l一般滤波器对此不做要求，要求严格的信号滤波器才会注明直流电阻值，以免直流电阻过大，引起不允许的压降4.7直流电阻直流电阻l根据IEC60068-1电子产品的气候类别用斜线分隔的3个数来表示例如：55/100/564.8气候类别气候类别l常用类别电路有一级共模、一级共模一级差模、两级共模和两极共模一级差模，理论上认为滤波器级数越多性能越好，但是由于器件的非理想性，以上各滤波电路各有所长，也各有所短。

l我公司的交流滤波电路主要有A电路、C电路、D电路和F电路，下面将对以上四种滤波电路做简要介绍5常用滤波电路常用滤波电路lB电路采用一级共模滤波电路，见下图5.1B电路电路lC电路采用一级共模一级差模滤波电路，见下图5.2C电路电路lD电路采用两级共模滤波电路，见下图5.3D电路电路lF电路采用两级共模一级差模滤波电路，见下图5.4 F电路电路l随着科学技术的不断发展，电力电子设备的种类越来越多而电能的应用离不开各种变流电源（如逆变器、变频器），目前的变流技术普遍采用脉宽调制（PWM）技术，变流器的核心部件是功率开关管，开关频率在几十千赫兹到几百千赫兹，所以电流和电压的变化率都很大（即di/dt和du/dt），产生了大量的电磁骚扰，以传导和辐射的方式干扰电网或其他设备广泛的讲电源滤波器可以应用于多种供电的场合，如仪器仪表，医用设备，灯具，军用设备，机械加工设备，电梯，电信终端，ATM取款机，开关电源等l下面是几种典型的应用6 应用举例应用举例6.1 电源滤波器在工厂自动化和机械工程的一个典型电机控制应用电源滤波器在工厂自动化和机械工程的一个典型电机控制应用6.2 电源滤波器在工厂自动化和机械工程的一个典型电机控制应用电源滤波器在工厂自动化和机械工程的一个典型电机控制应用。