电源产品如何做好滤波EMC设计？

电源产品一直以来是电子工程师的设计工作内容之一，为保证产品处在最佳状态工作，必须尽量避免电磁干扰（EMI），所以电源产品如何做好滤波EMC设计？

一般来说，单纯的 屏蔽措施往往不能解决完整的EMI防护问题，因为设备或系统上的电缆是典型的干扰接收和发射天线，采用滤波技术而解决这个问题最有效的方法是在电缆的端口采用滤波技术。

滤波技术在设计中的重点主要在二个方面：

A.电源滤波技术分析

B.信号滤波技术分析

解决EMC的一个关键问题是来自工作电源方面的干扰信号，为此，在电源方面的处理须予以特别重视。

首先在电源输入端口设置反向截止大容量的存储电路和双极性瞬态电压抑制器(即TVS)，其作用时增加产品承受来自外电瞬态高压尖峰脉冲的冲击，从而提高抗电源冲击和抗尖峰脉冲干扰的能力。

同时在电源输入端口设置直流滤波器，滤波器主要由无源集中参数元件(电感、电容及电阻)构成。在设计中，考虑其不仅在所需阻带范围内有着良好的抑制性，而且在其通带和过度频带不应产生明显的阻尼震荡。其中电感和电容主要作用于抑制电源线上传输的电磁干扰脉冲，以尽可能地抑制和减少电磁干扰脉冲向控制器内部侵入。

对电源滤波器的一个设计要点时要求其当大电流时，其电感不能发生饱和，为此电源滤波器中二组电感线圈必须同时绕在一个磁芯上，这二个电感在电流的方向上互补，这种方式对于差模电流和电流所产生的磁通时互相抵消的，因此不会引起磁芯的饱和。而对共模电流则可以体现为相当大的电感值，从而获得最大的滤波效果。

为了进一步隔绝外电源电网对系统的干扰，在设计中可以选用DC/DC功率变化模块作为产品的直流电源的转换和配置，该模块采用将外电源网与内部电源进行隔离的结构，因而此电源对输入电网波动具有很强适应性能，且具有相当的抗干扰能力。

为提高高频段的滤波性能，同时也充分考虑到结构和工艺上的合理性及批产的可制造性，对使用穿芯电容的可以按照方式进行分析研究，选用符合技术标准的电磁兼容型接插件，在信号滤波技术方面可以采取的措施主要有：

a.在所有的输入信号接口均采用单电容型滤波结构；

b.在所有的输入输出接口与系统均采用光电偶合隔离措施。

c.为防止输入、输出信号线引起的干扰信号串入主机，在所有的插口引线根部均串入具有吸收静电脉冲能力的EMI吸收磁环。

在低成本方面应用较多的就是铁氧体磁环的使用。

铁氧体磁环又称吸收磁环，亦可以称之为共模扼流圈。它可以衰减较高频同时让较低频几乎无阻碍地通过。它吸收所在线路.上的高频干扰信号，但却不会在系统中产生新的零极点，不会破坏系统的稳定性。它与电源滤波器配合使用，可很好的补充滤波器高频端性能的不足，改善系统中滤波特性。磁环的匝数选择。将整束电缆穿过一个铁氧体磁环就构成了一个共模扼流圈，根据需要，也可以将电缆在磁环上面绕几匝。匝数越多，对频率较低的干扰抑制效果越好，而对频率较高的噪声抑制作用较弱。在实际工程中，要根据干扰电流的频率特点来调整磁环的匝数。通常当干扰信号的频带较宽时，可在电缆上套两个磁环，每个磁环绕不同的匝数，这样可以同时抑制高频干扰和低频干扰。从共模扼流圈作用的机理上看，其阻抗越大，对干扰抑制效果越明显。而共模扼流圈的阻抗来自共模电感Lcm=jwLcm，从公式中不难看出对于一定频率的噪声，磁环的电感越大越好。但实际情况并非如此，因为实际的磁环上还有寄生电容，它的存在方式是与电感并联。当遇到高频干扰信号时，电容的容抗较小，将磁环的电感短路，从而使共模扼流圈失去作用。

磁环材料的选择。根据干扰信号的频率特点可以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体，前者的高频特性优于后者。锰锌铁氧体的磁导率在几千-上万，而镍锌铁氧体为几百-上千。铁氧体的磁导率越高，其低频时的阻抗越大，高频时的阻抗越小。所以，在抑制高频干扰时，宜选用镍锌铁氧体;反之则用锰锌铁氧体。或在同一束电缆上同时套上锰锌和镍锌铁氧体，这样可以抑制的干扰频段较宽。

磁环的尺寸选择。磁环的内 外径差值越大，纵向高度越大，其阻抗也就越大但磁环内径一定要紧包电缆，避免漏磁。磁环的安装位置。磁环的安装位置应该尽量靠近干扰源，即应紧靠电缆的进出口。