模塊化AC線路濾波器經(jīng)常出現(xiàn)在終端設(shè)備中，無(wú)論是機(jī)架安裝還是與Heading 5a連接器集成在一起，特別是在ITE，醫(yī)療保健和工業(yè)電子設(shè)備等環(huán)境中。濾波器的目的是衰減電源，內(nèi)部電子設(shè)備，高速數(shù)據(jù)線等的組合所引起的設(shè)備輻射。

內(nèi)部電源通常單獨(dú)滿足法定排放標(biāo)準(zhǔn)，通常為EN 55011 / EN 55032，那么為什么需要額外的過(guò)濾器？兼容組件不一定能保證兼容系統(tǒng)。如果有多個(gè)AC-DC轉(zhuǎn)換器，它們的發(fā)射可能會(huì)增加。此外，還將在特定的特定條件下測(cè)試AC-DC，該條件包括交流線阻抗，部件相對(duì)于接地平面的負(fù)載，方向和位置，設(shè)定的長(zhǎng)度和電纜的布線以及無(wú)源負(fù)載。安裝在設(shè)備中的轉(zhuǎn)換器不會(huì)看到這些相同的條件，并且排放可能更高。與終端設(shè)備電源插座的連接也可能吸收來(lái)自其他系統(tǒng)組件的輻射，從而增加了傳導(dǎo)干擾。

符合EMI要求可能需要其他濾波器

一種典型的解決方案是安裝在設(shè)備電源入口連接器中或附近的模塊化過(guò)濾器。為了獲得最佳性能和成本，從眾多可用濾波器中進(jìn)行選擇并不是一件容易的事，因此，為幫助起見(jiàn)，讓我們考慮一種典型的濾波器布置，并研究每個(gè)組件的功能。（圖1）。

圖1：典型的模塊化EMI濾波器電路

CX衰減差模噪聲

CX衰減差模噪聲，即從線路到中性線的噪聲。它是額定值為“ X”的電容器，根據(jù)環(huán)境的“過(guò)電壓”等級(jí)，它可以承受指定的交流線路瞬變。根據(jù)EN 60384-14，它可提供X1，X2或X3類型，其峰值額定工作電壓分別為4kV，2.5kV和1.2kV。如果電容器由于應(yīng)力而短路，則有引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)，因此該組件必須經(jīng)過(guò)安全機(jī)構(gòu)認(rèn)證。

CX的電容值

CX的電容值可能很高，僅受實(shí)際考慮：要在AC線被下游電路或R1斷開(kāi)連接時(shí)，它必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放電，以避免潛在的危險(xiǎn)電壓殘留在連接器引腳上。根據(jù)ITE和媒體安全標(biāo)準(zhǔn)EN 62368-1，如果CX大于300nF，則在兩秒鐘后，限制將小于60V，對(duì)于小于300nF的值或在只有受過(guò)培訓(xùn)的人員才能使用的環(huán)境中，可以使用更高的電壓。

在醫(yī)療設(shè)備中，根據(jù)EN 60601-1，限值在一秒內(nèi)為60V，但如果CX小于300nF，則沒(méi)有要求。

R1必須具有最高的連續(xù)線路交流電壓額定值，并且根據(jù)EN 62368-1，如果在保險(xiǎn)絲之前安裝R1，它還必須承受瞬態(tài)電壓，且電阻值偏差不得超過(guò)10％。對(duì)于較大的CX值，R1必須具有較低的電阻才能達(dá)到放電時(shí)間規(guī)格，并因此產(chǎn)生大量連續(xù)功耗。當(dāng)試圖滿足美國(guó)能源部和歐洲ErP指令定義的空載或待機(jī)損耗限制時(shí)，這可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

L是一個(gè)“電流補(bǔ)償”兩繞組電感器，該電感器衰減通常由高開(kāi)關(guān)頻率電壓產(chǎn)生的共模噪聲，該高開(kāi)關(guān)頻率電壓通過(guò)內(nèi)部電源電容將噪聲電流驅(qū)動(dòng)到地，再通過(guò)線路和中性線返回，從而將噪聲電流驅(qū)動(dòng)到地。如圖所示，從正常運(yùn)行電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相抵消，并且線路和中性線上的“共?！彪娏鞫肌翱吹健绷烁咦杩?。

電容器CY

兩個(gè)電容器CY轉(zhuǎn)移了電流，因此電流在本地循環(huán)而不是通過(guò)交流電源。當(dāng)運(yùn)行電流場(chǎng)消除并防止鐵芯飽和時(shí)，L1可以是一個(gè)高值，但有時(shí)會(huì)故意降低繞組耦合以允許一些漏感，這有助于差分模式衰減，也許會(huì)降低CX的值。

兩個(gè)電容器CY也必須通過(guò)安全機(jī)構(gòu)認(rèn)證，因?yàn)槿绻粋€(gè)電容器短路故障并且設(shè)備接地?cái)嚅_(kāi)，則設(shè)備外殼可能帶電。即使沒(méi)有電容器故障，如果不小心斷開(kāi)了接地連接，也會(huì)對(duì)外殼產(chǎn)生足夠的“泄漏電流”以產(chǎn)生電擊，因此電容值受到限制，以提供最大的“接觸”和“外殼”泄漏電流根據(jù)適用的標(biāo)準(zhǔn)。在某些帶有硬線接地的工業(yè)區(qū)域中，限值可能會(huì)達(dá)到毫安，在“心臟浮動(dòng)”醫(yī)療環(huán)境中，限值會(huì)低于10μA。電容器也根據(jù)交流電源等級(jí)來(lái)指定；Y1，Y2，Y3和Y4，用于最高8kV的峰值測(cè)試電壓。

保險(xiǎn)絲

圖1中的保險(xiǎn)絲通常包含在面板安裝的模塊化濾波器中，例如流行的IEC320-C14類型（圖2）。一些標(biāo)準(zhǔn)要求僅將線路連接熔斷，而醫(yī)療和IT中的其他標(biāo)準(zhǔn)則要求對(duì)線路和中性線進(jìn)行熔斷。使用單熔斷器時(shí)，如果輸入被意外接反，則熔斷器處于零線，并在中性點(diǎn)和地線共用時(shí)被旁路，從而使保護(hù)依賴于上游熔斷器或斷路器，這可能是其他設(shè)備所共有的，因此具有較高的電流跳閘額定值。

流入經(jīng)過(guò)過(guò)濾的設(shè)備的電流可能會(huì)引起火災(zāi)。使用線路和中性保險(xiǎn)絲時(shí)，現(xiàn)在涵蓋了反向電源。但是，如果中性點(diǎn)連接中的保險(xiǎn)絲因諸如中性點(diǎn)到中性點(diǎn)過(guò)電流的線路故障而斷開(kāi)，則該設(shè)備顯然“死了”，但內(nèi)部存在帶電連接。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以使中性保險(xiǎn)絲的值比線路高一個(gè)步驟，這樣線路保險(xiǎn)絲通常會(huì)先斷開(kāi)。

圖2：典型的熔斷式面板安裝EMI濾波器

模塊化過(guò)濾器的選擇模塊化過(guò)濾器有多種機(jī)械格式可供選擇。機(jī)箱安裝類型通常帶有六面屏蔽，可直接固定到接地的機(jī)箱，在短線連接保險(xiǎn)絲和入口連接器的情況下非常有效。帶內(nèi)置過(guò)濾器的IEC入口連接器是螺釘安裝或卡入式安裝的常見(jiàn)選擇，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境可使用一個(gè)或兩個(gè)保險(xiǎn)絲。C14類型的額定電流為10A，C20類型的額定電流為20A及更高。

圖3：AC-DC電源，僅內(nèi)部濾波器

對(duì)于醫(yī)療應(yīng)用，每種類型的版本都可以不帶“ Y”電容器，最大泄漏電流通常為5μA。這減少了共模噪聲衰減，例如，級(jí)聯(lián)濾波器可能需要允許這種共模噪聲衰減。

負(fù)載功率設(shè)置濾波器的額定電流，以實(shí)現(xiàn)最低的輸入電壓和負(fù)載功率因數(shù)。例如，對(duì)于300W的負(fù)載，最小90VAC的功率因數(shù)為0.8，電流消耗為300 /（0.8 x 90VAC）= 4.16A，建議使用5A額定濾波器。

模塊化濾波器已經(jīng)發(fā)布了隨頻率變化的衰減圖，可以通過(guò)在不使用濾波器的情況下測(cè)量性能來(lái)最初選擇一種類型，然后從目標(biāo)中減去該值以得到所需的濾波器衰減。濾波器的性能數(shù)據(jù)是在特定測(cè)試條件下進(jìn)行的，通常具有50歐姆的源阻抗和負(fù)載阻抗，因此實(shí)際上衰減取決于端電路。

交流電源阻抗可以使用線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，但是負(fù)載可能與50歐姆非常不同，隨頻率變化甚至呈現(xiàn)負(fù)增量阻抗。還存在與其他串聯(lián)濾波器發(fā)生諧振而導(dǎo)致意外結(jié)果的危險(xiǎn)，甚至?xí)糯蠖皇撬p特定頻率下的EMI。

作為實(shí)驗(yàn)，繪制了XP Power PBR500PS12B的AC-DC轉(zhuǎn)換器在230VAC和180瓦負(fù)載下的EMI性能，結(jié)果如圖3所示。該轉(zhuǎn)換器符合EN55032曲線B的排放限值，并具有良好的裕度，用于準(zhǔn)峰檢測(cè)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。添加了一個(gè)額外的濾波器，類型為XP Power FCSS06SFR，其衰減特性如圖4所示。實(shí)線是共模衰減，而虛線是點(diǎn)差模衰減。

圖4：XP FCSS06SFR模塊化濾波器

圖5給出了對(duì)發(fā)射的綜合影響圖，表明在大約1MHz的頻率下，總衰減（dB）為原始值加上濾波器值。但是，在幾個(gè)MHz以上，衰減比預(yù)期的要小。這是由于濾波器在高頻下無(wú)法“看到” 50歐姆的端接，從而降低了其衰減效果，并確認(rèn)了進(jìn)行實(shí)際測(cè)量以確認(rèn)符合發(fā)射限值的必要性。

圖5：添加了外部濾波器的AC-DC電源

模塊化EMI濾波器的類型和性能是一個(gè)復(fù)雜的選擇，對(duì)于正確避免在產(chǎn)品發(fā)布應(yīng)該接近時(shí)在EMC測(cè)試中避免潛在的重新設(shè)計(jì)成本至關(guān)重要。大型過(guò)濾器的過(guò)度殺傷成本很高，甚至?xí)m得其反，產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。制造商XP Power可以在這里提供幫助，提供各種濾波器來(lái)補(bǔ)充其AC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品，并選擇IEC和機(jī)箱安裝格式的額定電流和衰減特性。版本適用于所有應(yīng)用，包括醫(yī)療用低泄漏類型，還有針對(duì)大電流和三相應(yīng)用的更多計(jì)劃。多級(jí)濾波器也可用于增加衰減以及根據(jù)需要定制版本。

XP Power為他們的產(chǎn)品提供全面的應(yīng)用程序支持，并且可以通過(guò)免費(fèi)使用遍布全球的公司地點(diǎn)的內(nèi)部EMC測(cè)試設(shè)施來(lái)協(xié)助對(duì)客戶產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)一致性測(cè)試。

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