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干扰电源滤波器分类 详解干扰电源滤波器的选型

2018年08月09日 09:20 次阅读
本文主要介绍了关于干扰电源滤波器分类的相关知识,并着重对干扰电源滤波器系列进行了描述。

滤波的概念

滤波是信号处理中的一个重要概念,滤波电路的作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分,保留其直流成分,使输出电压纹波系数降低,波形变得比较平滑。 干扰电源滤波器分类 详解干扰电源滤波器的选型 一般来说,滤波分为经典滤波和现代滤波。 经典滤波是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念,根据高等数学理论,任何一个满足一定条件的信号,都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。 换句话说,就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的,组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过,而阻止另一部分频率成分通过的电路,叫做经典滤波器或滤波电路。 干扰电源滤波器分类 详解干扰电源滤波器的选型 在经典滤波和现代滤波中,滤波器模型其实是一样的(硬件方面的滤波器其实进展并不大),但现代滤波还加入了数字滤波的很多概念。

电源滤波器

电源滤波器的基本原理 电源滤波器是由电感和电容组成的低通滤波电路所构成,它允许直流或50Hz电流通过,对频率较高的干扰信号则有较大的衰减。由于干扰信号有差模和共模两种,因此电源滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。 电源滤波器的主要指标 当我们选用电源滤波器时,应主要考虑三个方面的指标;首先是电压/电流,其次是插入损耗,最后是结构尺寸。由于滤波器内部一般是经过灌封处理的,因此环境特性不是主要问题。但是所有的灌封材料和滤波电容器的温度特性对电源滤波器的环境特性有一定的影响。 电压、电流对使用效果的影响 电源有交流直流之分,与此相对应,许多厂家的电源滤波器也分为交流和直流两种。从原理上讲,交流电源滤波器既可用在交流电源上,也可在直流电源上使用;但直流电源滤波器不能用在交流的场合,这主要因为直流滤波器中的电容器的耐压较低,并且有可能其交流损耗较大,导致过热。即使直流滤波器耐压没有问题,由于直流滤波器中使用了容量较大的共模滤波电容器,如果在交流的场合会产生漏电流超标的问题。因此,直流电源滤波器绝对不能用在交流的场合。交流滤波器用在直流场合,从安全的角度看没有问题,但要付出成本和体积的代价;在样机阶段,如果手头正好有交流滤波器,可以代替直流滤波器。 当电源滤波器的工作电流超过额定电流时,不仅会造成滤波器过热,而且会导致滤波器的低频滤波性能降低。这是因为滤波器中的电感在较大电流的情况下,磁芯会发生饱和现象,使实际电感量减小。因此,确定滤波器的额定工作电流时,要以设备的最大工作电流为准,确保滤波器在最大电流状态下具有良好的性能,否则当干扰在最大工作电流状态下出现时,设备会受到干扰或传导发射超标。 在确定滤波器的额定电流时,要留有一定的余量;特别是人们习惯上对交流电称“有效值”,而不是交流电的“峰值”,留有一定余量是非常有必要的。一般滤波器的额定电流值应取实际电流值的1.5倍。

干扰电源滤波器分类

穿心电容器-馈通滤波器 馈通滤波器常用于移动通讯设备、雷达导航等一些高频处理模块中,与屏蔽结构体配合,处理输入或输出的低频信号,是其他形式的电容器不能替代的产品。现在电子线路的工作频率和周围环境中的电磁干扰频率越来越高,将滤波器安装在线路板上所暴露出的高频滤波不足的问题比较突出。要想在UHF或更高的频段获得更好的滤波效果,特别是保护屏蔽体不被穿透时,必须使用馈通型滤波器解决。 馈通型滤波器安装在金属面板上,具有很低的接地阻抗,并且利用金属面板隔离滤波器的输入和输出,因此滤波器具有非常好的高频滤波效果。馈通滤波器的电路结构分为C型(穿心电容)、L形(一个穿心电容加一个电感)、T形(两个电感加一个穿心电容)、π形(两个穿心电容加一个电感)等;滤波器的器件越多,则滤波器的过渡带越短,阻带的插入损耗越大。其中C型馈通滤波器一般成为穿心电容器。 干扰电源滤波器分类 详解干扰电源滤波器的选型 穿心电容 任何有引线的电容器的滤波效果都会受到接地电感的限制。如图1所示,通过将电容器外表面直接用螺纹或焊接的方式接到金属屏蔽体或面板上构成电容器的接地。由于地电流分散在中心导体周围360°的范围内,实际上不存在引线电感,电容可以在很高的频率范围内保持良好的性能。 馈通滤波器的使用方法有以下三种: 1)安装在屏蔽体(屏蔽盒、屏蔽机箱等)的面板上。这是最基本的使用方法,当有导线要穿过屏蔽体时,就需要在屏蔽体的面板上安装馈通滤波器,使导线通过馈通滤波器穿过屏蔽体。 2)安装在线路板的地线层上,可以利用线路板的地线层做隔离层和接地层。 3)安装在电路之间的隔离板上。 当条件不具备,馈通滤波器不能安装在屏蔽体面板或地线面上时,安装在金属隔板上也具有普通电容(包括三端电容)不可比拟的高频滤波作用。 馈通滤波器有焊接式安装和螺纹安装两种。焊接式安装的优点是节省空间,滤波性能可靠。但在将滤波器焊接到面板上时,由于面板的热容量远大于滤波器的热容量,因此焊接的局部温度有可能达到很高,容易造成馈通滤波器损坏。焊接时要注意控制焊接的时间和温度。螺纹安装方式简单易行,可以在面板上打通孔,用螺母将馈通滤波器拧紧;也可以直接在面板上打带螺纹的孔,将馈通滤波器直接拧在箱体或面板上。安装时要注意两点,一是扭矩不能太大,馈通滤波器虽然从外表上看与螺钉一样坚固,但是由于内部时空心的,扭矩过大会造成损坏。二是在安装时要套上锯齿垫片,这样可以保持良好的接触。 在选用馈通滤波器电路形式时,一般依据下列情况: 1)对干扰的衰减量:滤波器的器件数量越多,一般对干扰信号的衰减越大。 2)有用信号与干扰信号在频率上的差别:有用信号与干扰信号的频率相差越小,需要滤波器的器件数量越多。 3)使用滤波器的电路的阻抗:一个基本的原则是,滤波器中的电容对着高阻抗电路,电感对着低阻抗电路。这里的所谓高低,可以50Ω为参考。 干扰电源滤波器分类 详解干扰电源滤波器的选型 EMI抑制铁氧体铁氧体随频率变化的阻抗分量 EMI抑制 铁氧体利用铁氧体(图2所示)在高频电磁场中的损耗很大,对干扰能量有较强吸收作用的特点,这种材料广泛应用于电子设备的干扰抑制方面。由于铁氧体对高频波的吸收作用(不是反射),可以降低电路中电感抑制电路的Q值,减小信号谐振问题。EMI抑制铁氧体与在低频或电源中使用的损耗小的电感材料特性正好相反。图3显示了在高频时电阻分量是如何对阻抗特性起决定作用的。 干扰电源滤波器分类 详解干扰电源滤波器的选型 铁氧体的使用
 
将一个铁氧体磁环套在导线或电缆上就构成了一介简单、经济、便于安装的滤波器,如图4所示。铁氧体的作用是将导线周围的磁场集中起来,从而使导线的电感增加数百倍。铁氧体扼流圈的最大好处是它既不需要重新设计电路,也不需要重新设计结构,因此在设备的改进中广泛应用。生产厂家提供需多种不同内径规格的分体式铁氧体,一般内径从5mm~13mm不等。当信号线和回流线同时穿过铁氧体时,铁氧体对信号(差 模)没有影响,但会增加共模电流的阻抗。铁氧体的效果可以通过将电缆在铁氧体上多绕几圈或多用几个铁氧体来加强。但增加匝数的改进效果受到寄生电容的限制。 铁氧体的效果随着频率的升高而增加。铁氧体扼流圈的阻抗在10MHz处通常为几十欧姆,当频率超过100MHz时,阻抗升高到数百欧姆(具体值取决于形状和尺寸,铁氧体体积越大,阻抗越大)。不同厂家的产品或同一厂家的不同种类的铁氧体,其阻抗随频率的变化都有所不同。图5是尺寸相同(外径为5mm,长度为11mm)但材料不同的两种铁氧体的特性。 由于铁氧体扼流圈只不过是一个高损耗的电感,因此它只在低阻抗电路中才有作用。在高阻抗电路中使用,其效果很差甚至没有效果。大部分电路,特别是电缆,其阻抗随频率的变化很复杂,并且通常在10~1,000Ω范围内。因此单个铁氧体所提供的衰减很有限,一般在10dB左右,很少超过20dB。铁氧体扼流圈对于降低静电放电电流脉冲的快速上升率别有效,这种静电放电干扰可能会感应进内部电缆。瞬态参量会被铁氧体所吸收,而不是分流或反射到系统的其它部位。 干扰电源滤波器分类 详解干扰电源滤波器的选型 要充分发挥铁氧体的性能,下面一些注意事项十分重要: 1)铁氧体磁环(磁珠)的效果与电路阻抗有关:电路的阻抗越低,则铁氧体磁环或磁珠的滤波效果越好。因此,在一般铁氧体材料的产品手册中,并不给出铁氧体材料的插入损耗,而是给出铁氧体材料的阻抗,铁氧体材料的阻抗越大,滤波效果也越好。 2)电流的影响:当穿过铁氧体的导线中流过较大的电流时,滤波器的低频插入损耗会变小,高频插入损耗变化不大。要避免这种情况发生,在电源线上使用时,可以将电源线与电源回流线同时穿过铁氧体。 3)铁氧体材料的选择:根据要抑制干扰的频率不同,选择不同磁导率的铁氧体材料。铁氧体材料的磁导率越高,低频的阻抗越大,高频的阻抗越小。 4)铁氧体磁环的尺寸确定:磁环的内外径差越大,轴向越长,阻抗越大。但内径一定要包紧导线。因此,要获得大的衰减,在铁氧体磁环内径包紧导线的前提下,尽量使用体积较大的磁环。 5)共模扼流圈的匝数:增加穿过磁环的匝数可以增加低频的阻抗,但是由于寄生电容增加,高频的阻抗会减小。盲目增加匝数来增加衰减量是一个常见的错误。当需要抑制的干扰频带较宽时,可在两个磁环上绕不同的匝数。 6)电缆上铁氧体磁环的个数:增加电缆上的铁氧体磁环的个数,可以增加低频的阻抗,但高频的阻抗会减小。这是因为寄生电容增加的缘故。 7)铁氧体磁环的安装位置:一般尽量靠近干扰源。对于屏蔽机箱上的电缆,磁环要尽量靠近机箱的电缆进出口。与电容式滤波连接器一起使用效果更好:由于铁氧体磁环的效果取决于电路的阻抗,电路的阻抗越低,则磁环的效果越明显。因此当原来的电缆两端安装了电容式滤波连接器时,其阻抗很低,磁环的效果更明显。

结语

关于干扰电源滤波器的分类介绍就到这里了,希望通过本文能对你有所帮助,如有不足之处欢迎指正。

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此外,这项技术并不仅限于制造柔性射频滤波器,还可以应用于制造多种柔性微机电器件,如压力计、加速度计、...
发表于 2018-06-21 16:02 795次阅读
一项名为FlexMEMS的创新工艺成功开发出的柔...

如何选择符合目标系统规格以及标准的相应架构、电路...

如何选择符合目标系统规格以及标准的相应架构、电路和元件呢?这些是由电路满足在效率、带宽和精度方面提供...
发表于 2018-06-20 10:08 1266次阅读
如何选择符合目标系统规格以及标准的相应架构、电路...

EMI滤波器设计中的干扰特性和阻抗特性

滤波器的制造商给出的滤波器插损是在50W标准阻抗系统中的性能。众所周知,电源的输入阻抗随着频率的变化...
发表于 2018-06-20 08:53 1290次阅读
EMI滤波器设计中的干扰特性和阻抗特性

你应该知道的关于改善和衰减输出波纹的方法

演讲者:Peter Huber,Vicor 德国办事处高级工程师。在本课程中,Peter不单提供了改...
发表于 2018-06-19 11:07 422次阅读
你应该知道的关于改善和衰减输出波纹的方法

二十个必须要掌握的模拟电路你了解多少个?

拟电路的掌握分为三个层次。初级层次是熟练记住这二十个电路,清楚这二十个电路的作用。只要是电子爱好者,...
发表于 2018-06-18 17:43 667次阅读
二十个必须要掌握的模拟电路你了解多少个?

无限增益多路反馈设计电路模拟

首先,无限增益多路反馈有源滤波器与Butterworth,chebyshev,bessel,elli...
发表于 2018-06-17 10:30 211次阅读
无限增益多路反馈设计电路模拟

MDO是什么?MDO是怎样工作的?

SA 通过下变频关心的信号,然后扫描通过解析带宽 (RBW) 滤波器的传输频带,来进行功率相对于频率...
发表于 2018-06-13 10:16 788次阅读
MDO是什么?MDO是怎样工作的?

采用低通滤波器滤除信号中的噪声的程序设计

在课堂上演示了低通滤波器滤除噪声的过程,然后请同学们改用带通滤波器进行测试和比对。结果整个16通信工...
发表于 2018-06-12 17:38 753次阅读
采用低通滤波器滤除信号中的噪声的程序设计

滤波器WEBENCH的功能介绍与设计

WEBENCH是德州仪器(TI)推出的一款滤波器,能在数分钟内完成有源滤波器的设计。现在就让德仪的工...
发表于 2018-06-12 14:12 604次阅读
滤波器WEBENCH的功能介绍与设计

卷积神经网络基本计算原理

在上面的边缘,从左到右像素检测的次数分别为1、2、3、2、1,可见角落边缘只被检测了一次,而中间可以...
发表于 2018-06-08 15:27 1008次阅读
卷积神经网络基本计算原理

怎样处理电源线的EMC

电源线相当于一个小区的大门,小区的安全与门卫关系密切。电源线滤波器就相当于小区大门的保安。没有安装滤...
发表于 2018-06-08 10:31 2285次阅读
怎样处理电源线的EMC

基于matlab FPGA verilog的FI...

本例程实现8阶滤波器,9个系数,由于系数的对称性,h(0)=h(8),h1(1)=h(7),h(2)...
发表于 2018-06-08 09:41 1475次阅读
基于matlab FPGA verilog的FI...

椭圆函数低通滤波器的设计浅析

直接数字频率合成(DDS)技术是20世纪70年代以来推出的一种频率合成法。随着数字集成电路和微电子...
发表于 2018-06-07 08:07 176次阅读
椭圆函数低通滤波器的设计浅析

MCP37D11-200 12位200 Msps...

Microchip的MCP37D11-200是一款12位200 Msps A/D转换器,具有业界领先...
发表于 2018-06-07 02:46 435次阅读
MCP37D11-200 12位200 Msps...

驱动高分辨率 SAR ADC

驱动高分辨率 SAR ADC 往往需要在功耗、线性度和噪声指标之间进行权衡。当系统设计师密切关注介于...
发表于 2018-06-07 01:46 435次阅读
驱动高分辨率 SAR ADC

关于几款电路设计的“败笔”

本设计实例分析了几个有缺陷的电路设计,其中包括一个引起严重“工程设计灾难”的D类开关音频功率放大器。...
发表于 2018-06-05 09:05 1032次阅读
关于几款电路设计的“败笔”

一种常用的二阶滤波电路

二阶滤波电路有两种结构: Sallen-key和多路反馈(KFB)
发表于 2018-06-04 09:09 1371次阅读
一种常用的二阶滤波电路

Σ-Δ型ADC AD7124和AD717x的后置...

本视频通过在线虚拟评估工具讨论Σ-Δ型转换器(AD7124、AD717x)提供的后置/增强型滤波器,...
发表于 2018-06-04 03:47 424次阅读
Σ-Δ型ADC AD7124和AD717x的后置...

WCDMA系统的无源互调_二端口无源互调测量系统

由二个频率产生的三阶互调失真是现代通信系统中普遍存在的问题。当系统中二个(或更多)的载频信号通过一个...
发表于 2018-05-29 16:09 687次阅读
WCDMA系统的无源互调_二端口无源互调测量系统

前端滤波器该如何制作呢?射频行业的资深大拿来教你...

在射频前端不加滤波器,接收效果会大打折扣。这个折扣有多大呢?一般的来说在天线良好的情况下距离至少会差...
发表于 2018-05-29 11:29 1183次阅读
前端滤波器该如何制作呢?射频行业的资深大拿来教你...

滤波器常见应用介绍

滤波是信号处理中的一项基本而重要的技术。利用滤波技术可以从各种信号中提取出所要的信号,滤除不需要的干...
发表于 2018-05-28 16:27 1614次阅读
滤波器常见应用介绍

三分钟看懂365MHz高温超导带阻滤波器的研制

本文成功设计了一款8阶高温超导带阻滤波器,滤波器的阻带中心频率为365MHz,阻带带宽为9.2MHz...
发表于 2018-05-28 10:37 273次阅读
三分钟看懂365MHz高温超导带阻滤波器的研制

一文告诉你如何选择谐振杆的尺寸使功率容量达到最佳

随着行业的发展,功率和互调要求成为越来越多产品的瓶颈,因此,产品的功率和互调指标的好坏越来越成为衡量...
发表于 2018-05-27 10:55 345次阅读
一文告诉你如何选择谐振杆的尺寸使功率容量达到最佳

电子系统产生的干扰特性

知道设备的干扰特性和输入阻抗特性后,设计或者选择一个滤波器就变得简单了。如果使用一个现成的滤波器,可...
发表于 2018-05-25 17:46 788次阅读
电子系统产生的干扰特性

提高航位推算导航系统的精度可以用低通滤波器(LP...

如果可以缩短积分时间,则可以显著降低累积角度误差。当陀螺仪不旋转时,速率输出较小,但因陀螺仪噪声的影...
发表于 2018-05-25 10:19 931次阅读
提高航位推算导航系统的精度可以用低通滤波器(LP...

真的吗?对滤波器的真实理解真的难!

依稀记得前师傅讲过,控制对象相对于控制器来说就是个滤波器;半夜睡不着则在考虑PID控制是不是把反馈的...
发表于 2018-05-25 09:13 353次阅读
真的吗?对滤波器的真实理解真的难!

大神教你:FIR与IIR低通滤波器的最简最快实现

在设计单片机程序的过程中,经常需要利用ADC采集外界模拟信号。有一些信号我们比较关注它的直流与低频分...
发表于 2018-05-25 09:08 563次阅读
大神教你:FIR与IIR低通滤波器的最简最快实现

干货!滤波器电参数不良分析与维修

汇总一下,多年工作在一线的维修员的一些个人实际维修经验,它看起来不一定华丽,也不一定包含多么高深的理...
发表于 2018-05-25 09:02 161次阅读
干货!滤波器电参数不良分析与维修

对比四种有源滤波器设计工具_哪个误差最小

本文对4 种有源滤波器设计工具的标称拟合精度和一些动态范围进行了详细的评估。这4种工具都使用标称拟合...
发表于 2018-05-24 15:53 584次阅读
对比四种有源滤波器设计工具_哪个误差最小

详细讲解:如何设计一个带通滤波器

带通滤波器是一个太宽泛的概念了,窄带的宽带的,LC/微带/同轴/波导/介质的。各种花样的谐振器,各种...
发表于 2018-05-24 10:50 2010次阅读
详细讲解:如何设计一个带通滤波器

一种悬置线高通滤波器设计详细教程

高通滤波器在滤波电路中占据了重要的地位,它和低通滤波器配合可以构成超宽带滤波器,也可以构成通带相接的...
发表于 2018-05-24 09:36 404次阅读
一种悬置线高通滤波器设计详细教程

一种介质波导双模滤波器设计方法解析

随着通信系统设备小型,轻量化,高性能的发展,对前端频率选择性器件也提出了更高要求。伴随5G通信系统标...
发表于 2018-05-24 09:05 285次阅读
一种介质波导双模滤波器设计方法解析

参数提取法设计带通滤波器详细教程

有人说微波技术是匹配的艺术,而滤波器又是匹配电路的典型结构,它的理论在微波电路中有重要作用。前辈们花...
发表于 2018-05-24 09:04 536次阅读
参数提取法设计带通滤波器详细教程

关于短波接收机前端模块电路设计

一个信号进来首先经过预选频,之后通过低噪放,这里的opa很关键,因为进来的信号灵敏度很低,不能随便选...
发表于 2018-05-24 08:39 637次阅读
关于短波接收机前端模块电路设计

中国滤波器技术永远差一点 材料是绕不过去的坎

中国是世界最大的手机生产国,但造不了高端的手机射频器件。这需要材料、工艺和设计经验的踏实积累。
发表于 2018-05-24 07:18 677次阅读
中国滤波器技术永远差一点 材料是绕不过去的坎

窥一窥深度学习这一黑盒子

为了处理好视觉信息,我们引入结构化学习,学习输出结构化的信息在我们打开深度学习黑盒子的过程中是很重要...
发表于 2018-05-23 11:30 758次阅读
窥一窥深度学习这一黑盒子

Qorvo扩展其面向Wi-Fi网关、机顶盒、路由...

Qorvo, Inc.扩展其面向Wi-Fi网关、机顶盒、路由器、企业级接入点的802.11ax产品组...
发表于 2018-05-22 15:38 391次阅读
Qorvo扩展其面向Wi-Fi网关、机顶盒、路由...

设计用于ADC的单极和双极滤波器的响应

在我的上一篇文章中,我讨论了增量-累加模数转换器 (ADC) 的2个重要特点。这2个特点简化了抗混叠...
发表于 2018-05-22 09:17 1321次阅读
设计用于ADC的单极和双极滤波器的响应

EMC测量到底测量哪些内容?

电磁兼容,简称EMC(electromagnetic compatibility)。它包含两个方面,...
发表于 2018-05-20 10:03 1891次阅读
EMC测量到底测量哪些内容?

让你大惊的,顶尖滤波器背后的原理竟如此简单!

你一定知道Qorvo享誉业界的LowDrift SAW、NoDrift SAW和NoDrift BA...
发表于 2018-05-20 09:24 773次阅读
让你大惊的,顶尖滤波器背后的原理竟如此简单!

如何手动选择频段以缩短PLL锁定时间

按照上述步骤校准完成后,PLL 的反馈操作使 VCO 锁定于正确的频率。锁定速度取决于非线性周跳行为...
发表于 2018-05-18 08:35 1072次阅读
如何手动选择频段以缩短PLL锁定时间

设计多级滤波器来消除开关电源转换器的输出噪声

开关电源,尺寸小、成本低、效率高,所以具有极高的价值。但是,它最大的缺点就是高开关瞬态导致高输出噪声...
发表于 2018-05-15 10:20 1528次阅读
设计多级滤波器来消除开关电源转换器的输出噪声