電源濾波器的作用
1.什么是射頻干擾(RFI)?
RFI是指產(chǎn)生在無線電通訊時,所用頻率范圍內(nèi)的一種多余的電磁能。傳導(dǎo)現(xiàn)象的頻率范圍介于10kHz到30MHz間;輻射現(xiàn)象的頻率范圍介于30MHz到1GHz間。
2.為何要關(guān)注RFI?
之所以必須考慮RFI,基于兩點原因:(1)他們的產(chǎn)品必須在其工作環(huán)境下正常運行,然而該工作環(huán)境常常伴隨有嚴(yán)重的RFI。(2)他們的產(chǎn)品不能輻射RFI,以確保不干擾對健康及安全都至關(guān)重要的射頻(RF)通訊。法律已對可靠的RF通訊做出了規(guī)定,以確保電子設(shè)備的RFI控制。
3. 什么是RFI的傳播模式?
RFI是通過輻射(電磁波在自由空間里)進行傳播的,并經(jīng)信號線及AC電源系統(tǒng)進行傳導(dǎo)。
輻射—將RFI從電子設(shè)備輻射出去的一種最主要的媒介是AC電源線。由于AC電源線的長度達到了數(shù)字設(shè)備中及開關(guān)電源的頻率對應(yīng)波長的1/4,這正好構(gòu)成了一支有效的天線。
傳導(dǎo)—RFI 在AC電源系統(tǒng)上是以兩種模式進行傳導(dǎo)的。共膜(不對稱)RFI是在線-地(L-G)及中性線-地(N-G)兩種路徑中出現(xiàn),而差模(對稱)RFI則以電壓形式出現(xiàn)在線-中性線(L-N)上。
4. 什么是電源線干擾濾波器?
隨著當(dāng)今世界的迅速發(fā)展,越來越多的高功率電能產(chǎn)生了,與此同時越來越多的低功率電能被用于數(shù)據(jù)的傳輸與處理,以致于產(chǎn)生了更多的影響,甚至破壞電子設(shè)備的噪聲干擾。電源線干擾濾波器是一種主要的濾波手段,用以控制從電子設(shè)備進入(潛在的設(shè)備誤動作)和出來(對其他系統(tǒng)或RF通訊潛在的干擾)的RFI。通過控制RFI導(dǎo)入電源插頭,電源線濾波器還大大抑制了RFI的輻射。
電源線濾波器是一種以雙低通道濾波結(jié)構(gòu)排列的、多通道網(wǎng)絡(luò)無源元件。一種網(wǎng)絡(luò)用于共模衰減,另一種用于差模衰減。網(wǎng)絡(luò)在濾波器的“止頻帶”(通常在10kHz以上)內(nèi)提供RF能量衰減,而對通過的電流(50-60Hz)基本上不進行衰減。
5. 電源線干擾濾波器是如何進行工作的?
作為無源、雙邊的網(wǎng)絡(luò),電源線干擾濾波器具有復(fù)合的轉(zhuǎn)換特性,這種特性極大地取決于源及負(fù)載阻抗。轉(zhuǎn)換特性的量值說明了濾波器的衰減性能。然而,在電源線環(huán)境中,源和負(fù)載阻抗是不確定的。因此工業(yè)上已有了驗證濾波器一致性的標(biāo)準(zhǔn)做法:用50歐姆的阻性源及負(fù)載端測量衰減程度。該測量值定義為濾波器的插入損耗(I.L)
I..L. = 10 log * (P(l)(Ref)/P(l))
這里P(l)(Ref)是從源轉(zhuǎn)化到負(fù)載的功率(不帶濾波器);
P(l)是在源與負(fù)載間插入一個濾波器后的轉(zhuǎn)換功率。
插入損耗還可用如下電壓或電流比的形式表示:
I.L. = 20 log *(V(l)(Ref)/V(l)) I.L. = 20 log *(I(l)(Ref)/I(l))
這里V(l)(Ref)及I(l)(Ref)是無濾波器時的測得值,
V(l)及I(l)是帶濾波器時的測得值。
值得引起重視的插入損耗并不代表在電源線環(huán)境中,由濾波器提供的RFI衰減性能。在電源線環(huán)境中,源及負(fù)載阻抗的相對量值必須進行估計,并選擇適當(dāng)?shù)臑V波結(jié)構(gòu),使在每個終端出現(xiàn)最大可能的阻抗不匹配。濾波器取決于終端阻抗的這種性能,是“不匹配網(wǎng)絡(luò)”概念的基礎(chǔ)。
6. 如何進行傳導(dǎo)試驗?
傳導(dǎo)試驗需要一個安靜的RF環(huán)境--一個屏蔽罩殼-一個線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò),和一個RF電壓儀器(如調(diào)頻接收器或頻譜分析儀)。試驗的RF環(huán)境應(yīng)至少低于所需規(guī)范限制的20dB,以便得出精確試驗結(jié)果。需要線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN)來為電源線輸入建立一個所要的源阻抗,由于該阻抗直接影響到測得的輻射等級,因此是試驗程序的一個非常重要的部分。此外,測量接收器正確的寬帶也是試驗的一個關(guān)鍵參數(shù)。