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产生背景.

在电子设备供电电源上,存在有各种各样的外来干扰信号。很多电子设备本身,在完成其功能同时,也产生了形形色色的EMI信号,以及人为和大自然的EMI信号。这些EMI信号,通过传导和辐射的方式,影响着该环境里运行的电子设备。IBM公司(美)的一项研究表明:一台普通计算机装置每月都会遭受120多次电源干扰,且电源问题是造成美国45%以上的计算机装置丢失数据和发生故障的根本原因。其中脉冲干扰占39.5%,振荡瞬变占49%,这两项共占88.5%,是电源受到干扰的主要成分。电网中的负载切换、电网切换或其他各种故障都会使电网发生瞬变过程产生脉冲噪声,它通常也称瞬变噪声,其波形是一系列的单个脉冲或脉冲束。

针对以上电网瞬变电压的干扰以及EMI信号的传导干扰和某些辐射传导干扰,言必信EMI滤波器是消除它们的极有效的器件,而且,言必信EMI滤波器还能提高设备(产品)对EMI的抗扰度,因而得到非常广泛的应用。

共模和差模干扰信号.

关于上述各式各样的EMI信号对电子设备的影响,其中把相线(L)与地线(E)和中线(N)与地线(E)之间存在的EMI信号称之为共模干扰信号,共模干扰信号可视为在L和N线上传输的电位相等、相位相同的信号。把L和N之间存在的干扰信号U3称为差模干扰信号,也可把它视为在L和N线上有180度相位差的干扰信号。对于供电系统的传导干扰信号,都可以用共模和差模干扰信号来表示。并且也可把L-E和N-E上的共模干扰和。

实际应用中,在电源线中往往同时存在共模和差模干扰,一般低于1MHz频率的干扰以差模为主,高于1MHz频率的干扰以共模为主。因此言必信电源EMI滤波器是由共模滤波电路和差模滤波电路综合构成。

选型

选择和使用言必信电源EMI滤波器时,考虑最主要的特性参数有额定电压、额定电流、插入损耗、阻抗搭配、工作环境条件(温度等),另外还要考虑体积等等。

1、额定电压

额定电压是电源EMI滤波器用在指定电源频率时的工作电压,也是滤波器最高允许的电压值。如用在50Hz单相电源的滤波器,额定电压为250V;用在50Hz三相电源的滤波器,额定电压为440V。若输入滤波器的电压过高,会使内部电容器损坏。

2、额定电流

额定电流是在额定电压和指定环境温度条件下所允许的最大连续工作电流。

随着环境温度的升高,或由于电感导线的铜损,磁芯损耗以及周围环境温度等原因导致工作温度高于室温,这时候就难以确保插入损耗的性能。我们应该根据实际可能的最大工作电流和工作环境温度来选择滤波器的额定电流。

3、插入损耗

插入损耗是电源EMI滤波器最重要的技术参数之一,言必信公司设计人员和工程应用人员考虑的中心问题就是:在保证滤波器安全、环境、机械和可靠性能满足有关标准要求的前提下,实现尽可能高的插入损耗。滤波器的插入损耗是频率的函数,用dB(分贝)表示。

4、阻抗搭配

选择滤波电路的原因是与滤波器要在匹配条件下工作的传统概念不同,所谓匹配意味滤波器需在保持输入/输出信号幅度不变(或某一固定比例)的前提下,将其中部分频谱做预期的处理或变换,而EMI电源滤波器不同,它是个以工频为导通对象的低通滤波器,是在不匹配的条件下工作,因为在实际应用中无法实现匹配,如滤波器输入端阻抗RI——电网源阻抗是随着用电量的大小变化的,滤波器输出端的阻抗Rl(负载阻抗)——电源阻抗是随着电源负载的大小变化的,要想获得理想的抑制效果,应遵循正确的阻抗搭配。

5、其它

在选用电源EMI滤波器时,除了估计干扰源类型——共模为主还是差模为主,以及它的电气安全性能——泄漏电流和耐压外,还要考虑使用过程中的环境温度、额定电流和额定电压,它直接影响到滤波器的滤波性能。

安装.

一般来说,在电子设备或系统内安装EMI 滤波器时要注意的是,在捆扎设备电缆时,千万不能把滤波器(电源)端和(负载)端的电线捆扎在一起, 因为这无疑加剧了滤波器输入输出端之间的电磁耦合。严重破坏了滤波器和设备屏蔽对EMI 信号的抑制能力。另外,要求滤波器的外壳与系统地之间有良好的电气连接,也就是说,要处理好滤波器的接地。最好不要把滤波器安装在塑料板上和其他绝缘物体上,亦不要安装在金属托架上。要尽量避免使用长接地线。因为过长的接地线意味着大大增加接地电感和电阻,它会严重破坏滤 波器的共模抑制能力。

较好方法是,用金属螺钉与星形弹簧垫圈把滤波器的屏蔽牢牢地固定在设备电源入口处的机壳上。

应用实例.

东莞某电梯安装公司把一台进口的变频调速电梯安装在某大学六层科研大楼顶上,虽然它既节能,又运行平稳。但是,这台电梯却严重影响了科研工作的进展,科研人员对它却很有意见。

首先,变频调速电梯工作时,会使位于一搂的某液体闪烁计数器的运行失常,在变频调速电梯安装前后采集到的试验数据完全两样;

其次,安装了这个变频调速电梯后,位于一搂的高效液相计(HPLC)测得的结果与未安装该电梯前的结果不能吻合。研究人员花了两个多月的时间才找到了原因,原来是安装变频调速电梯后产生的电磁干扰引起了上述测试仪器的工作异常。由于变频调速电梯是在三相380V/50Hz,最大工作电流约60A 的PWM 状态下运行,系统内没有设置有效抑制EMI 的措施,由此产生的电磁干扰十分惊人。

经现场勘测,在远离大楼35 米的地面用收音机就能明显地识别出它产生的干扰噪音。

面对如此严重的电磁干扰现象,在安装了言必信公司YX84G4-60A-T滤波器后,就把变频调速电梯工作产生的EMI信号控制到容许的范围内,使大楼内的液体闪烁计数器和高效液相计(HPLC)能在变频调速电梯工作时正常地运行,因为在它们之间实现了电磁兼容性。

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