模拟电路设计（39）---一文搞懂直流电源EMI滤波器

基本电路形式

基本电路形式如下图所示：

直流电源EMI滤波器的典型电路形式

其中Cx1和Cx2为差模电容，典型的取值范围为0.047uF~0.47uF，需满足耐压值的要求。L1和L2为差模电感，对称取值，设其电感值为Ld。L3是共模电感，设其电感值为Lc，取值一般为1~10mH，对于差模信号，共模电感会有一个泄露电感Llkg。Cy1、Cy2为共模电容，对称取值，一般取值低于4000pF，典型值是1000pF，有一定的耐压值要求。如下图所示为该滤波器的等效电路：

EMI滤波器的等效电路

滤波器的器件

差模电容器

差模电容器又称为X电容器。在EMI滤波器的实际应用中，X电容器接在直流电源的正负极之间，它上面除了加有电源的额定电压之外，还会叠加上正负极之间的各种EMI信号的峰值电压。对于交流场合有明确的安全等级要求，而在低压直流的情况下，尤其是DC 60V以下的直流供电电源，本身就属于安全极低电压的范围，因此对X电容没有安全等级的要求；但从设备稳定运行的角度看，应选用耐压值高的电容器。

共模电容器

共模电容器又称Y电容器。对于Y电容，除了耐压值的要求外，还有漏电流的要求。各种安全标准对于交流供电设备中的Y电容器产生的漏电流的大小都有明确规定，最大不能超过3.5mA；对于直流供电设备，没有说明。在进行容值选择时，为有一定的高频特性，容值不应很大。

差模电感

差模电感可以更好地损耗差模噪声。但对于一定电感的差模电感器，为了避免磁芯饱和，必须使用低磁导率的磁芯。

共模电感

共模电感串联在供电线路上，同时抑制每根导线对地的共模高频噪声，而对于差模电流则没有影响。通常是把两个相同的线圈绕在同一个铁氧体环上，铁氧体磁损较小，绕制的方法使得两线圈在流过共模电流时磁芯中的磁通相互叠加，从而具有相当大的电感量，对共模电流起到抑制作用，而当两线圈流过差模电流时磁环中的磁通相互抵消，几乎没有电感量，所以对差模电流没有损耗。

直流电源滤波器的安装

设计制造好的EMI滤波器也可能因为安装不妥而降低它的性能。直流电源EMI滤波器应该紧挨电源入口放置，如果有金属外壳，应与安全地紧密接触，直流接触电阻小于2.5mΩ。当有防护和保护电路时，防护保护电路应该放在滤波器之前，但未滤波线路的物理长度应该尽量短，当物理长度无法减小时，则应该考虑将防护电路、保护电路和滤波器一起集中放置在一个金属盒体内部，达到将源端与负载端隔离的目的。

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