通信工程師設(shè)備環(huán)境考試濾波電路

3.2.5 濾波電路

1.高頻開關(guān)整流器濾波電路

高頻開關(guān)整流器的工作過程與線性穩(wěn)壓電源完全不同，對濾波也有特殊的要求。-般由 輸入濾波、工頻濾波、輸出濾波以及防輻射干擾等幾個基本電路組成。

（1）輸入濾波電路

輸入濾波是接在交流電網(wǎng)和開關(guān)整流器輸入之間的濾波裝置，其作用是抑制交流電網(wǎng)中 的高頻T?擾串入整流器，同時也抑制整流器本身對交流電網(wǎng)的反干擾。圖3-16所示為一個具 有電咨和共模扼流線圈所組成的輸入濾波電路，其中h和是繞在同一閉路磁環(huán)中的兩個 匝數(shù)相同、在同名端輸入一同向電流產(chǎn)生相同磁通的線闡。濾波電路一般可封裝在磁屏蔽盒 內(nèi)，采用可靠接地，以衰減或消除外來的干擾（干擾可分為差模干擾和共模干擾）。圖 3-16中，C1和C4為高頻旁路電容，L3為常態(tài)電感，它們用來消除線路的差模干擾：C2、 C3、C5、06和共模扼流線圈L1、L2用來消除 共模干擾。如果一級輸入濾波不夠，可采用多級濾波器。

圖3-17所示為共模扼流線圈原理圖。由于多種原因，在電網(wǎng)輸入端大小相等、方向相同的共模干擾信號，由于電感線圈L1、L2電感量相等，所以其產(chǎn)生的磁通相 互疊加呈高阻抗，扼制共模干擾進(jìn)入整流器；當(dāng)為差 模信號時，在扼流線圈兩輸入端~進(jìn)一出，電感線圈 L1, L2產(chǎn)生的磁通相互抵消，相當(dāng)于沒接電感。因此，對于高頻的差模干擾可采用常態(tài)電感和高頻旁路電容來消除。

　　（2）工頻濾波電路

工頻濾波器（又稱平滑濾波器〉是接在工頻整流 器與逆變電路之間。工頻濾波將工頻整流后的脈動電 流變?yōu)槠交绷魍?，同時還能抑制一些高頻干擾。與輸入濾波相類似，其濾波電路也主要由 電容和電感組合構(gòu)成，但因為是工頻濾波，頻率較低，所以濾波元件的取值和體積都比較大。

（3）輸出濾波電路

輸出濾波電路接在整流器與負(fù)載之間，但由于輸出端是一種低電壓大電流的工作狀態(tài)， 故對輸出濾波元件的選用需要考慮多方影響因素。例如，在高頻開關(guān)電源中，因電流尖峰的 存在，使實際加在電容兩端的頻率遠(yuǎn)高于其工作頻率；而在電感繞組中則存在串聯(lián)電阻和繞 組間的分布電容等。

1.高頻開關(guān)整流器的電磁兼容性

當(dāng)今各種電子設(shè)備的射頻干擾功率越來越大，同時電子設(shè)備本身的靈敏度也越來越高， 所以相互之間的影響也越來越大。因此，需要考慮電子設(shè)備的電磁兼容問題。電磁兼容性 （Electro Magnetic Compatibility, EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其運(yùn)行電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并 且不對其環(huán)境中的任何其他設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面 的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電_干擾（Electro Magnetic Interference, EMI）不能超過一定的限值；另一方面是指設(shè)備對所左環(huán)境中存在的電磁干擾 具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性（Elctro Magnetic Susceptibility, EMS）。

在高頻開關(guān)電源中，高頻開關(guān)管、功率變換變壓器等器件中的電流、電壓值的高速變， 構(gòu)成了電磁干擾。與其他干擾一樣，開關(guān)電源的噪聲是以靜電和磁場的形式向外傳播的，靜 電干擾來自電源中的髙壓切換，磁的或電磁的噪聲則起源于大的脈沖電流。

高頻開關(guān)整流器處于市電電網(wǎng)和通信設(shè)備之間，它與市電電網(wǎng)和通信設(shè)備都有著雙向的 電磁干擾，歸納起來有以下一些影響：

（1）通信設(shè)備由于開關(guān)整流器產(chǎn)生的噪聲而受到影響：

（2）開關(guān)整流器對市電電網(wǎng)的反灌污染；

（3）開關(guān)整流器向空間傳播噪聲，以及開關(guān)整流器產(chǎn)生的噪聲對自身的影響：

（4）外來噪聲（包括空間和輸入市電線路）使開關(guān)整流器的控制電路產(chǎn)生誤動作。

對于高頻開關(guān)整流器內(nèi)部電路而言。為了抑制噪聲影響自身和外界，一般采用濾波、屏蔽、接地、合理布局、選擇電磁兼容性能更好的元件和電路等。另外，在安裝開關(guān)電源時，需要注意輸入線路和輸出線路的隔離、機(jī)架地線和信號地線分開、配置必要的輸入浪涌抑制 等，以改善電磁干擾的影響程度。

由于大功率開關(guān)管一般工作在高壓大電流的情況下，需要借助體積較大的散熱器來降低 管溫，以提高管子的工作效率。為了安全和維修的方便，把開關(guān)管和散熱器間加絕緣導(dǎo)熱材 料，但絕緣導(dǎo)熱層并不能消除由于開關(guān)管引起的噪聲干擾通過分布電容耦合到散熱器而發(fā)射 出去，如果在開關(guān)管與大散熱器之間插入靜電隔離層，并將隔離層正確接地，則可以很好地 抑制開關(guān)電源的噪聲通過散熱器及機(jī)殼向外傳遞。下面舉一個功率開關(guān)管散熱器屏蔽抑制電 源噪聲的例子，如圖3-18所示。

圖3-18（a）所示為一般散熱器的安裝方法。由于管子噪聲會通過散熱器對機(jī)殼和電源引線的分布電容傳遞輸出形成干擾，為了減小這種干擾，我們將散熱器接成圖3-18（b）、（c）所示。將散熱器與輸出直流接地相連，但需要加裝絕緣材料?？紤]到絕緣材料與散熱片之間 的分布電容會形成另-條噪聲傳播途徑，所以在散熱器屏蔽層中間插入屏蔽層，將分布電容減小（電容串聯(lián)容值減?。?。為了減小散熱器加入屏蔽層而增加的熱阻，在安裝時可在功率開 關(guān)管和散熱屏蔽層之間絕緣層涂上硅脂，并用CH接地來耦合隔離干擾，一般選擇高頻小電容。同時，應(yīng)注意屏蔽層必須接至輸入接地端。

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