濾波器,想必做電子的同行對這個器件再熟悉不過了,這是一個非常常見的,而且使用相當頻繁的元件。
特別是涉及射頻領域更是如此,可以毫不夸張的說,做射頻電路就是學會使用各種濾波器的電路。因為芯片的功能指標都已經固定,也只是在各個環節如何搭配好濾波器需要我們的著重考慮了。也正是因為濾波器使用太過于頻繁,所以它的種類之多,工藝之廣,常常讓工程人員都不知道該怎么選擇了,今天我就就來講講濾波器該怎么選擇。
電源濾波器
一、濾波器的選用
濾波器的選用,根據應用場合、目的及要求等不同,選用的原則大致如下:
1.工作條件
電流I, 電壓V,工作溫度T和體積尺寸
(1)額定電流
額定電流對應額定工作溫度,超過額定工作溫度的需降額。低于額定工作溫度的,工作電流以額定電流為準。
(2)額定電壓
一般情況下,交流濾波器可用作同等電壓的直流濾波器, 如果用于更高的DC電壓,需咨詢廠家。對濾波器而言,標稱的額定電壓為器件允許的最大工作電壓,如UL60939描述:
(3)其它特殊要求
例如醫療專用的低漏電流、高等級絕緣要求、IT電網的適用、高脈沖電壓、過長的輸出電纜等等。此要求非常重要,直接關系到電源濾波器是否適用。如果隨意選取,輕則可能導致失效,也可能導致安全事故。
(4)安裝位置及要求
電源濾波器大部分用于電源的輸入端,一般要求濾波器的安裝板為金屬平板(無絕緣層覆蓋且防氧化),且最好大面積接地。如無相應條件,要盡可能減少接地線的阻抗,減少接地電阻。
2、使用要求
(1)常規應用
常規使用于濾除一般干擾,增加系統的抗干擾能力,對當前干擾情況及目標要求不是很明確。此類應用大部分設備或系統內部的控制板、開關電源或功能器件等。此時一般選用常規中等功能的就行。行業有個3dB的說法,就是如果濾波器衰減干擾達到3dB,則干擾的能量僅為原來的一半。一般來講,電源濾波器在其工作頻段的衰減能力都有數十dB,所以對常規來講,干擾能量經過衰減后已經比較小了,對系列的影響也相應變小,可靠性得到較好保障。
電源濾波器
(2)有明確標準
用于家用電器、機械設備、電機控制器等應用的濾波器,需配合設備通過相應標準。這些應用有明確的要求及標準,電磁干擾值(傳導干擾)必須限定在某一標準范圍之內。此時,應盡可能提供信息給濾波器生產廠家,廠家會根據應用情況選擇類似應用的產品供初步測試(條件允許的條件下,可以多提供幾種類型),再根據現場測試情況做調整。如變頻器的開關頻率、整流方式、電機工作頻率、電纜類型及長度,有無輸出濾波等等。
(3)功能要求
除了EMI的相關標準要求,還有些功能性要求。例如用于變頻器輸出的濾波器,需保護電機絕緣、電纜絕緣,減少軸承電流等等。此時,對不同的要求,應對方案及產品也有較大的差異。
二、濾波器的安裝
1、濾波器安裝位置要求
一個騷擾源影響多個敏感設備時,濾波器靠近騷擾源放置。反之,只有一個敏感設備,而有多個騷擾源時,濾波器靠近敏感設備放置。濾波器靠近騷擾源放置的好處,使干擾局限在騷擾源附近,切斷騷擾源的干擾路徑,抑制騷擾源的發射。
üPCB上濾波器應安裝在接口處,需要安裝多個濾波器時,應并列安裝,防止不同信號線濾波前后的耦合;當信號接口處只有一個干擾源時,濾波器應盡量靠近騷擾源安裝 。
2、濾波器輸出輸入布線要求
濾波器的輸入與輸出線必須屏蔽隔離,輸入與輸出布線靠近時會互相耦合,降低濾波器的濾波效果。
其它信號布線應避免貼近需要增加濾波器的干擾信號布線放置,避免干擾信號源耦合到其它信號布線,降低濾波器的濾波效果。
濾波后的信號布應避免靠近強干擾信號布線,避免濾波后信號線被二次污染,降低濾波器的濾波效果。
3、濾波器的接地要求
濾波器通過細地線接地,高頻濾波效果非常差,使濾波器的接地外殼與金屬結構平面良好搭接,改善接地效果。
濾波器接地點應選擇靜地(無強干擾源污染的地平面),接地線應盡量短而粗,減小接地的寄生電感,且接地點應選擇回流干擾源環路面積最小的點。
審核編輯 黃宇
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