（续上期）
5.9 EMI滤波器的正确选择和使用
选择滤波器时首先应选择适合你所用的滤波电路和插入损耗性能。首先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，将其中部分频域作预期的处理或变换，而EMI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RS-电网阻抗是随着用电量的大小变化的，滤波器输出端的阻抗RL-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，应遵循表5.5的连接规律。
理由是显而易见的，这种连接方式无论从输入端或输出端进入滤波器的电磁噪声均能在滤波内获得最大的抑制。
按此原则选用的滤波器，如果在实际运用中仍存在效果不够理想的情况，原因之一是对被防护设备的干扰源情况预计不足，特别是共模干扰差模干扰谁重谁轻，因为频谱仪检测的是综合参数，对于开关电源，由于开关频率有限，因此一般讲0.15~0.5MHz低端差模干扰分量较大，在5~30MHz高端共模分量较大，特别是接地没解决好的设备尤为突出，而0.5~5MHz中端，共、差模干扰的成分均有。在选择滤波器时要考虑这些特性。原因之二是由于滤波器的电感和电容元件都受其分布参数的影响，频率愈高，所受的影响愈大。可以想像滤波器内部电感，电容元件的装配结构和接地质量也会对插入损耗产生很大影响。这些分布参数的影响可以从图5.66看到，图中A为单级LC电路（电感采用铁氧体磁芯）的理论计算曲线，B为实际测量曲线，可见高于1MHz后，受分布参数的影响实测曲线逐渐远离理论曲线；C为双级LC电路（电感采用超微晶磁芯）的理论计算曲线，D为实际测量曲线，可见高于0.1MHz后，受分布参数的影响实测曲线逐渐远离理论曲线。
在实际生产过程中，如果装配工艺不严格，或者电感、电容元件离额定值的偏差过大，则产品插入损耗离产品说明书的插入损耗值就大，也会造成实际效果不理想。原因之三是发生在重载和满载的情况。造成的主要原由可能是滤波器中的电感器件在重载和满载时，产生磁饱和现象，致使电感量迅速下降，导致插入损耗性能大大变坏。其中尤以有差模电感的滤波器为多，因差模电感中要流过电源火线或零线中的全部工作电流，如果差模电感设计不当，电流一大，就很容易饱和，特别是应用于开关电源时。由于滤波器电感会受到电流浪涌的影响，它工作的峰值电流比额定有效电流要大一倍左右。因此需要对加载情况下滤波器的性能作出评估。下面介绍一种常用的评估方法，采用直流偏置发生器给电感中加载，为了防止电感温升过高加载是从最大电流开始，逐渐降至最低电流的过程可分为20个测量点，电感值由电感测试仪（LCR电桥等）测得。以上这些数据均储在pc机内，最后绘出电感饱和曲线，其中最关心的是电感降低80%和50%时对应的电流值，前值表示电感正常工作的最大电流范围，后者表示电感允许工作的最大电流，这时滤波器的插入损耗性能要下降约6dB。在实际工作中，可以参考滤波器产品说明书的曲线，若允许工作的最大电流作为峰值电流，则说明书曲线要下降6dB后参考。如果峰值电流超过允许工作的的最大电流，则应选用允许工作电流更大的滤波器。所以对峰值电流的确认是非常重要的，必要时要采用电流钳接入实测。当然也不排除共模扼流圈，因生产工艺不严，两个绕组不对称，造成在重载和满载时产生磁饱和的可能。
5.9.1 具体电路分析
1. 交流单相滤波器电路
1)共模滤波电路
开关电源共模噪声源阻抗为高阻抗（见图5.9），所以与之相对应的滤波器输出端应是低阻抗大电容Cy，但出于安全的考虑，AC电网泄漏电流受到严格限制，所以Cy容量不能很大。
AC电网火线或零线对地端是低阻抗，所以与之相关的滤波器输入端应是高阻抗串联大电感LCM，见5.67。                 
2) 差模滤波电路
开关电源开关频率谐波噪声源阻抗为低组抗（见图5.19），所以与之相关的滤波器输出端应是高阻抗串联大电感LDM。
AC电网火线或零线之间是低阻抗，所以与之相关的滤波器输入端也应是高阻抗的串联大电感LDM。如果不采用高阻抗的串联大电感LDM，也可以在滤波器输入端并接线间电容Cx1，条件是它的阻抗要比AC电网火线、零线之间的阻抗要低得多。
开关电源工频谐波噪声源阻抗是高组抗（见图5.19），所以与之相关的滤波器输出端应是低阻抗并联大电容Cx2。
合成的差模滤波电路见图5.68(a)、(b)。
3)完整的共、差模滤波电路见图5.69(a)、(b)。
图5.69可根据插入损耗要求，通过(5.30)、(5.32)式求出滤波电路的LCM、LDM、Cx、Cy的值。如果单环电路的插入损耗不能满足要求时，应该选择双环电路。
2. 交流三相滤波电路
交流三相滤波电路又分为三相三线制和三相四线制两种。
典型的单环三相三线制滤波电路见图5.70所示。典型的双环三相三线制滤波电路见图5.71所示。
比较图5.70三相中的每一相电路即每相对地电路和图5.23单相电路就不难发现，其共模电路三相采用π型电路，单相采用L型电路；而差模电路三相的输出端有Cx电容。单相的输出端无Cx电容。
对比双环单相和双环三相三线制滤波电路图5.24和图5.71不难发现，三相中的每一相电路和单相电路完全一样。
典型单环有差模电感的三相三线制滤波电路如图5.72所示，大家可以和单环有差模电感的单相滤波电路图5.29 比较。        
典型的三相四线制滤波电路如图5.73所示。
三相中的每一相电路即每相对中线电路和单相电路图5.23比较，同样差模电路三相的输出端有Cx电容，对地的共模电路三相采用π型电路，但区别是Cy电容对每一相来讲是共用的。
3. 直流滤波电路
为了抑制开关电源对其直流负载产生共模、差模干扰，开关电源直流输出端往往使用直流EMI滤波器，它的典型电路如图5.74所示，是一个有共模扼流圈的典型单相滤波电路，根据电路特点，只适用于直流输出端对地对称的电源电路。
如果直流输出端是非对地对称的电路，则只能采用图5.75所示的电路。该电路采用二级差模电感电路，其中第一级是整流滤波电感，第二级是纹波滤波电感。如果纹波不大的话，当然不需要采用纹波滤波电感。
5.9.2 额定电流与环境温度
EMI滤波器一般采用高磁导率软磁材料锰锌铁氧体，初始磁导率μi=7000~10000，但其居里点温度不高，优质的仅为130℃左右，磁导率越高，居里点温度越低，过居里点后磁导率迅速下降。
除特殊说明外，EMI滤波器说明书给出的额定电流均指室温+25℃的值，同样给定的典型插入损耗值或曲线也均指室温+25℃的值。
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，这时就难于确保插入损耗的性能。由于滤波电容的最高工作温度是+85°，所以滤波器最高工作温度受到限制也是+85℃。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。
工作电流、额定电流与环境温度之间存在如下关系：

式中Ip—允许的最大工作电流
IR—室温+25℃时的额定电流
Tmax—允许的最高工作温度+85℃
Ta—环境温度
TR—室温+25℃
也可用图5.76的Ip/IR∞TR曲线表示。
举例说明：+25℃ Ip=IR；+45℃ Ip=0.816IR；+55℃  Ip=0.5IR；+85℃ Ip=0.0。
因此要根据工作温度来正确选择滤波器的额定电流，或者改善滤波器的散热条件（工作环境）来确保滤波器的安全使用。同时滤波器应安装在有散热作用的机架、机壳上，切忌安装在绝缘材料上。
5.9.3 耐压、泄漏电流与安全
1. 耐压与安全
由于EMI滤波器安装在AC电网的输入端，除了承受开关电源（滤波器的负载）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（2000伏浪涌电压是经常出现的）。这些干扰电压由滤波器的Cx、Cy承受，因此要求使用专为EMI滤波器设计的Cx、Cy。
电容Cx或Cy被浪涌电压击穿产生的后果，从图5.23可以看出Cx被击穿短路，相当AC电网被短路，至少造成设备停止工作。Cy被击穿短路，相当于将AC电网的电压加到设备的外壳，在直接威胁人身安全的同时，将波及所有与金属外壳为参考地的电路安全，往往导致某些电路的烧毁。
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：
德国  VDE0565.2  高压测试(AC) P，N→E   1.5kV/50Hz      1分钟
瑞士  SEV1055  高压测试(AC)P，N→E   2·Un+1.5kV/50Hz  1分钟
如最大工作电压Un=250V(AC) 则2·Un+1.5kV=2kV
美国UL1283  高压测试(AC)P，N→E  1kV/60Hz  1分钟
可见，共模电容Cy的耐压测试条件（瑞士）SEV1055比（美）UL1283高一倍。
德国 VDE0565.1 高压测试(DC) P→N 4.3UnkV  1分钟
如最大工作电压Un=250V(DC)，则 4.3Un=4.3×0.25=1.075kV  1分钟。
瑞士  SEV1055   高压测试(DC) P→N  4.3UnkV  1分钟
美国UL1283   高压测试(DC) P→N   1.414kV  1分钟
这里要说明的是：
1) P→N耐压测试采用直流电压的原因是因为Cx容量较大，如果用交流测试，则耐压测试仪要求电流容量大，造成成本高，体积大。采用直流电压测试就不存在这种问题。但要将交流工作电压换成等效的直流工作电压。如果最大交流工作电压250V(AC)=250×√2=707V(DC)直流工作电压。所以UL1283安全规范1414V(DC)=2·Un。
2) 国际著名滤波器专业厂说明书中耐压测试条件
（美）Corcom公司  P，N→E   2250V(DC)    一分钟
                                  P→N   1450V(DC)       一分钟  
（瑞士）Schaffner公司  P，N→E  2kV(DC)  一分钟
                                         P→N    不测
国内滤波器专业厂一般参考德国VDE安规或参考美国UL安规。
2. 泄漏电流与安全
任何典型滤波器电路的共模电容Cy都有一端接金属机壳。从分压角度看，滤波器金属外壳都带有1/2额定工作电压。如工作电压220V(AC)，那么外壳带有110V(AC)电压，因此从安全角度出发，滤波器通过Cy到地端的泄漏电流(Leakage Current)要尽可能地小，否则将危及人身安全。图5.77描述一路泄漏电流通过人体构成大地回路的情况。对地电容为C1和杂散电容之和。设备中使用的滤波器愈多，泄漏电流也愈大，因此千万要加以注意。
图5.77中E表示滤波器的接地点，FG表示机架的接地点。
同样，国际上泄漏电流的安全规范，各主要工业国家也有所区别，表5.6供参考。
这里要说明的是：
1)泄漏电流直接和电网电压、电网频率成正比。因