在電磁屏蔽技術(shù)中,任何直接穿透屏蔽體的導(dǎo)線都會(huì)造成屏蔽體的失效。實(shí)際上很多嚴(yán)密的屏蔽機(jī)箱(機(jī)柜)就是因?yàn)閷?dǎo)體直接穿過屏蔽箱而導(dǎo)致電磁兼容試驗(yàn)失敗。只要將設(shè)備上與試驗(yàn)無關(guān)的電纜拔下,如果電磁兼容問題消失,說明電纜是問題所在。
解決這個(gè)問題的方法是在電纜的端口處使用濾波器,以此來濾除電纜上不必要的頻率分布,減少電纜產(chǎn)生的電磁輻射,防止電纜把感應(yīng)到的環(huán)境噪聲傳入設(shè)備的電路中。
簡(jiǎn)而言之,濾波器的作用是只允許所需的信號(hào)頻率輸出,而對(duì)不需要的信號(hào)頻率進(jìn)行扼制,這樣來確保產(chǎn)生干擾的機(jī)會(huì)最少。
安裝在電源線上的濾波器稱為電源線干擾濾波器,安裝在信號(hào)線上的濾波器稱為信號(hào)線干擾濾波器。
如圖1所示,根據(jù)要濾除的干擾信號(hào)的頻率與工作頻率的相對(duì)關(guān)系,干擾濾波器可分為:低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器等種類。
電磁兼容設(shè)計(jì)中,低通濾波器用得最多,因?yàn)樗^濾的電磁干擾大多為頻率較高的信號(hào),而較高的信號(hào)越容易輻射和耦合:并且高速數(shù)字電路中不需要許多高次諧波,必須濾除,采用低通濾波可防止這些高次諧波對(duì)其他電路產(chǎn)生干擾;其次,電源線上的濾波器都采用低通濾波器。歸納如下:
· 高通濾波器用在干擾頻率低于信號(hào)頻率的場(chǎng)合。
· 帶通濾波器用在信號(hào)頻率僅占較窄帶寬的場(chǎng)合。
· 帶阻濾波器用在干擾頻率帶寬較窄,而信號(hào)頻率較寬的場(chǎng)合。
在電磁干擾抑制中,低通濾波器使用最多。因此,下面對(duì)低通濾波器做較詳盡的介紹。
低通濾波器一般是由電感和電容組合而成的,電容并聯(lián)在要濾波的信號(hào)線與信號(hào)地線之間(濾除差模干擾電流),或信號(hào)線與機(jī)殼地之間(濾除共模干擾電流);電感串聯(lián)在要濾波的信號(hào)線上。
衰減
圖1 干擾濾波器的分類
如圖2所示,按濾波器的電路結(jié)構(gòu)的不同可劃分為:?jiǎn)坞娙菪停–型)、單電感型(L型、Γ型和反Γ型、T型和π型)。各種結(jié)構(gòu)的濾波電路的區(qū)別為:
· 電路中的濾波器件越多,則濾波器阻帶的衰減越大,濾波器通帶與阻帶之間的過渡帶越短。
· 不同結(jié)構(gòu)的濾波電路適合于不同的源阻抗和負(fù)載阻抗。
圖2 低通濾波器的分類
電容器是基本的濾波器件,在低通濾波器中作為旁路器件使用。利用它的阻抗隨頻率升高而降低的特性,起到對(duì)高頻干擾旁路的作用。但是,在實(shí)際使用中一定要注意電容器的非理想特性。
實(shí)際電容器會(huì)對(duì)濾波特性造成影響,當(dāng)角頻率為1/2πLC時(shí),會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振,這時(shí)電容器的阻抗最小,旁路效果最好。超過諧振點(diǎn)后,電容器的阻抗特性呈現(xiàn)電感阻抗(感抗)的特性,并且隨頻率的升高而增加,旁路效果開始變差。這時(shí),作為旁路器件使用的電容器就開始失去旁路作用。電磁兼容設(shè)計(jì)中使用的電容要求諧振頻率盡量高,這樣才能夠在較寬的頻率范圍(10kHz~1GHz)內(nèi)起到有效的濾波作用。
提高諧振頻率的方法有兩種。
· 一個(gè)是選用電感較小的電容器種類;
· 一個(gè)是盡量縮短引線的長(zhǎng)度。
從這個(gè)角度考慮,陶瓷電容器是最理想的一種電容器。