模塊化AC線路濾波器經(jīng)常出現(xiàn)在終端設(shè)備中，無論是機(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濾器？兼容組件不一定能保證兼容系統(tǒng)。如果有多個AC-DC轉(zhuǎn)換器，它們的發(fā)射可能會增加。此外，還將在特定的特定條件下測試AC-DC，該條件包括交流線阻抗，部件相對于接地平面的負(fù)載，方向和位置，設(shè)定的長度和電纜的布線以及無源負(fù)載。安裝在設(shè)備中的轉(zhuǎn)換器不會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，讓我們考慮一種典型的濾波器布置，并研究每個組件的功能。（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“過電壓”等級，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，因此該組件必須經(jīng)過安全機(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斷開連接時，它必須在規(guī)定的時間內(nèi)放電，以避免潛在的危險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，對于小于300nF的值或在只有受過培訓(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10％。對于較大的CX值，R1必須具有較低的電阻才能達(dá)到放電時間規(guī)格，并因此產(chǎn)生大量連續(xù)功耗。當(dāng)試圖滿足美國能源部和歐洲ErP指令定義的空載或待機(jī)損耗限制時，這可能會出現(xiàn)問題。

L是一個“電流補(bǔ)償”兩繞組電感器，該電感器衰減通常由高開關(guān)頻率電壓產(chǎn)生的共模噪聲，該高開關(guān)頻率電壓通過內(nèi)部電源電容將噪聲電流驅(qū)動到地，再通過線路和中性線返回，從而將噪聲電流驅(qū)動到地。如圖所示，從正常運(yùn)行電流產(chǎn)生的磁場相抵消，并且線路和中性線上的“共模”電流都“看到”了高阻抗。

電容器CY

兩個電容器CY轉(zhuǎn)移了電流，因此電流在本地循環(huán)而不是通過交流電源。當(dāng)運(yùn)行電流場消除并防止鐵芯飽和時，L1可以是一個高值，但有時會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，也許會降低CX的值。

兩個電容器CY也必須通過安全機(jī)構(gòu)認(rèn)證，因?yàn)槿绻粋€電容器短路故障并且設(shè)備接地斷開，則設(shè)備外殼可能帶電。即使沒有電容器故障，如果不小心斷開了接地連接，也會對外殼產(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，限值可能會達(dá)到毫安，在“心臟浮動”醫(yī)療環(huán)境中，限值會低于10μA。電容器也根據(jù)交流電源等級來指定；Y1，Y2，Y3和Y4，用于最高8kV的峰值測試電壓。

保險絲

圖1中的保險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)則要求對線路和中性線進(jìn)行熔斷。使用單熔斷器時，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)過過濾的設(shè)備的電流可能會引起火災(zāi)。使用線路和中性保險絲時，現(xiàn)在涵蓋了反向電源。但是，如果中性點(diǎn)連接中的保險絲因諸如中性點(diǎn)到中性點(diǎn)過電流的線路故障而斷開，則該設(shè)備顯然“死了”，但內(nèi)部存在帶電連接。為了解決這個問題，可以使中性保險絲的值比線路高一個步驟，這樣線路保險絲通常會先斷開。

圖2：典型的熔斷式面板安裝EMI濾波器

模塊化過濾器的選擇模塊化過濾器有多種機(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，在短線連接保險絲和入口連接器的情況下非常有效。帶內(nèi)置過濾器的IEC入口連接器是螺釘安裝或卡入式安裝的常見選擇，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境可使用一個或兩個保險絲。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，可以通過在不使用濾波器的情況下測量性能來最初選擇一種類型，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，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，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。添加了一個額外的濾波器，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MHz以上，衰減比預(yù)期的要小。這是由于濾波器在高頻下無法“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復(fù)雜的選擇，對于正確避免在產(chǎn)品發(fā)布應(yīng)該接近時在EMC測試中避免潛在的重新設(shè)計成本至關(guān)重要。大型過濾器的過度殺傷成本很高，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，還有針對大電流和三相應(yīng)用的更多計劃。多級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，并且可以通過免費(fèi)使用遍布全球的公司地點(diǎn)的內(nèi)部EMC測試設(shè)施來協(xié)助對客戶產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)一致性測試。

編輯：hfy