摘要：  电磁兼容原理和抑制技术。

关键字：  滤波器，电源，电子元器件

（接上期）

5.9.4 正确的安装方法
1. 为了滤波器的安全可靠工作（散热和滤波效果），滤波器除一定要安装在设备的机架或机壳上外，为了尽量缩短滤波器的接地线，滤波器的接地点应和设备机壳的接地点取得一致，见图5.79所示。
若接地点不在一处，那么滤波器的泄漏电流和噪声电流在流经两接地点的途径时构成地电流回路，会将噪声引入设备内的其他部分。
其次，滤波器的接地线会引入感抗，导致滤波器高频衰减特性变坏。所以金属外壳的滤波器要直接和设备机壳连接。如外壳喷过漆，则必须刮去漆皮。若金属外壳的滤波器不能直接接地或使用塑料外壳滤波器时，它与设备机壳的接地线应尽可能的短。
2. 滤波器要安装在设备电源线的输入端，连线要尽量短。设备内部电源要安装在滤波器的输出端。若滤波器在设备内的输入线长了，输入线就会将引入的传导干扰耦合给其他部分，见图5.80。
3. 确保滤波器输入线和输出线分离
若滤波器输入、输出线捆扎在一起或相互安装过近，那么由于它们之间的耦合，可能使滤波器的高频衰减降低。若输入、输出线必须接近，那么都必须采用双绞线或屏蔽线。
4. 要将滤波器正确地连接到设备内部的每一单元。
若带有单独电源的若干单元安装在同一个机架内，那么必须把每一个单元视为设备的独立部分。每一单元必须连接各自的滤波器，否则在机架内这些单元中的每一单元的干扰都会传导给其他单元，见图5.81。
5.10 EMI滤波器的发展趋势
20世纪90年代以来，随着电子设备小型化和表面模块组装技术的发展，电子元器件向小型化（片式化、功能复合化）、高性能的方向发展。以上半导体大规模集成造成的负面影响，特别是网络化的迅速发展，又直接导致了模块抗电磁干扰能力的迅速下降。因此，作为抗电磁干扰的有效手段之一的EMI滤波器，当前面临的一个不可回避的问题，就是如何适应电子设备小型化发展所提出的要求。
当前信息电源正在向模块化方向发展，虽然属于AC/DC、DC/DC变换器一类的模块电源与普通开关电源并没有本质区别，但对模块电源提出了许多苛刻的要求：如对DC/DC变换器的超低输出电压(≤1.2V)；大输出电流(≥60A)；小体积（半砖、1/4砖）；高效率(≥90%)；宽工作温度范围(-40℃~70℃)；采用表面安装方式等。必然留给模块电源的空间越来越小。
在这种趋势下，半砖模块电源已成为市场的主流产品，半砖模块电源的体积为2.4英寸×2.28英寸×0.5英寸(60.9mm×57.9mm×12.7mm)，并进一步向更小体积的1/4砖发展。其中，也必然对EMI滤波器的体积和性能提出更为苛刻的要求。因此，与之相适应的EMI模块滤波器是当今发展的趋势。
目前交、直流系列片式电容发展迅速，而功率磁性元件，仍然受到储能定律的限制，见(5.62)式。
若电感采用环形磁芯，则电感的储能极限可由(5.62)、(5.34)、(5.66)、(5.71)式推导出：
                           (5.89)
(5.89)式表明，电感的储能极限是由磁芯的结构尺寸A、D和磁材的性能μi、B决定的，在要求的储能功能下，一旦磁材选定，也就决定了磁芯的最小结构尺寸。换句话说，在同样的磁场强度B下，同一磁芯通过的瞬变电流越大，所允许的电感值就愈小，这就大大限制了电感的作用。
目前电感的结构有开式和闭式两种，见图5.82。图中a)、b) 、c)分别为环形磁芯、双E形磁芯和罐形磁芯，他们的磁路是封闭的，所以是闭式磁芯。d)为工字型磁芯，因磁路不封闭，所以是开式磁芯，它可能会与其他敏感元件耦合产生不良影响，但可以承受更大电流，因为开式磁芯磁导率很低，所以在存储能量W相同的条件下，可承受更大的电流。例如（日）SUMIDA公司，采用开式磁芯的体积为长×宽×高（约）12mm×12mm×6mm，当额定电流为10A时，电感值2.1μΗ；采用双E形磁芯的体积为长×宽×高（约）16.4mm×16.4mm×9.6mm，当额定电流同为10A时，电感值2.4μΗ，虽然电感值略高于前者（高1.14倍），但磁芯的体积比前者增大2.34倍。
为了适应半砖模块电源对高度的要求，在努力降低电感高度的同时，要增大载流容量。必要时大电流片式电感绕组的导线可采用扁铜线绕制，上述的12mm×12mm×6mm、10A、2.1μΗ电感，就是采用1.7mm×0.2mm截面扁铜线绕制的。所以限制交、直流片式EMI模块滤波器发展的瓶颈，是片式电感。
5.10.1 目前片式EMI滤波器的发展概况
目前可用于电源的片式EMI滤波器不多，对于直流片式EMI滤波器：如日本TDK公司采用铁氧体磁珠和片式电容组成的T型片式滤波器有ACH3218、ACH4518系列。其中ACH4518系列的体积，长×宽×高=4.5mm×1.8mm×3.2mm，最大额定工作电流1.5A、最大额定工作电压50V、25dB插入损耗的频率范围从7MHz~60MHz到550MHz~650MHz共20个型号，见图5.83；如英国SYFER公司采用铁氧体磁珠和片式电容组成的π型片式滤波器有SBSM系列，其铁氧体磁珠电感为0.5μΗ，额定工作电流10A 、系列的插入损耗性能见表5.7。
由此可见目前直流片式EMI滤波器的中、低频段插入损耗很差，无法满足模块电源的滤波要求、而交流片式EMI滤波器目前还尚未出现。
5.10.2 目前模块电源的EMI滤波器
为了克服EMI问题，目前模块电源专业制造商为他们的系列模块电源，专门研制了配套专用的EMI输入滤波器。对军品直流EMI滤波器：如（美）interpoint公司FMC-461型号的EMI输入滤波器，长×宽×高=53.98×28.58×10.16mm，额定工作电流2.7A、额定工作电压28V、400kHz~50MHz的插入损耗不低于50dB、可通过MIL-STD-461C、CE03，也兼容MIL-STD-704E；如（美）VICOR公司MI-IAM型号的EMI输入滤波器，长×宽×高=57.9×61×12.7mm，额定输出功率200W，额定工作电压28V和270V，可通过MIL-STD-461C&D和MIL-STD-704A、MIL-STD-1275A（浪涌和尖峰干扰）。还有MI-RAM型号的EMI输出滤波器，与MI-IAM体积相同，输出电压5~50V，满载电流20A，输出噪声和纹波<10mVpp。
对民品直流EMI滤波器：如（美）VICOR公司也为他的系列模块电源，配套专用的EMI输入滤波器FM48和IAM48，前者抑制传导干扰噪声；后者抑制浪涌和尖峰干扰，FM48和IAM48的体积均为，长×宽×高=57.9×36.8×12.7mm，额定工作电压48V，额定工作电流 8~12A，可通过EN55022 LevelB、FCC Part15 LevelB。VICOR公司也有配套专用的EMI输出滤波器。
对AC/DC模块电源，VICOR公司也为他的军、民品系列模块电源，配套专用的EMI输入滤波器，如MI-AIM、VI-AIM，体积均为，长×宽×高=57.9×61.0×12.7mm。MI-AIM输入电压85~264V，额定输出功率250W，可通过MIL-STD-461D、也兼容MIL-STD-704A；VI-AIM输入电压85~264V，额定输出功率250W，可通过VDE 0871/FCC Part15 Class A、EN 55022 Class A。
由于，配套专用EMI滤波器的体积和模块电源的体积已可比拟，所以只能是目前的一种过渡解决办法。因此适用于AC/DC、DC/DC模块电源内部的EMI模块输出、入滤波器，仍然是当今努力研究的方向。
[1] 互联网时代的电源保护.《电信商情》，1999(5)：101～103
[2] Richard Von Barandy，连绥仁.如何进行电压瞬变保护.电子工程专辑，1997，(12)：90～92
[3] 张卫平.功率电磁兼容综述.北京：开关电源工程技术培训班，1999
[4] L.M.Schmeider.NOISE SOURCE EQUIVALENT CIRCUIT MODEL FOR OFF-LINE CONVERTERS AND ITS USE IN INPUT FILTER DESIGN.
 From Proceedings of Powercom 10(Tenth International Solid-State Power Electronica Conferece)，1983
[5] 孙玉轩，樊昌信.开关电源输出端电磁兼容性问题的研究.北京：现代电能变换技术讲座，1997，(3):194～198
[6] 北原 觉.コモンモヘドチョヘクコィル.电子技术，1988，30(6):44～49
[7] 哥宾德•达瑞南尼.有源网络综合与设计原理.北京：人民邮电出版社，1986
[8] 成都电讯工程学院选编.无线电材料与器件.北京：人民教育出版社，1961
[9] 张林昌.电磁兼容及其标准.北京：现代电能变换技术讲座，1987，(3)：1～22
[10] Heinz M.Schlicke.Electromagnetic Compossibility.Marcal Dekker，Inc.New York and Basel，1982，ch.8，pp.197～214
[11] 铃木正太郎.ノィズ对策部品の评价と使ぃ方.トテンヅスタ技术.1982，19(8)：296～312
[12] 姚中，虞维扬等.滤波电感在电源抗干扰中的应用.电源技术应用，2000，（8）：10～14
[13] 黄永富.铁粉芯滤波器电感器的设计.电源技术应用，2000，  （1:2）：43～46
（全文完）