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设计电磁干扰滤波器

发布时间:2019-04-15 责任编辑:wenwei

【导读】电磁干扰滤波器是一种特殊用途的滤波器,主要用来滤除电缆上的电磁干扰,它与一般的电路中使用的滤波器有几点区别:

工作频率范围宽,从几十KHZ到1GHZ以上都可以满足。
 
1、电磁干扰滤波器的简介
 
电磁干扰滤波器是一种特殊用途的滤波器,主要用来滤除电缆上的电磁干扰,它与一般的电路中使用的滤波器有几点区别:
 
1.工作频率范围宽,从几十KHZ到1GHZ以上都可以满足。
 
2.一般电路中的滤波器所连接的阻抗是一定的,而电磁干扰滤波器所连接的电路阻抗却不是固定的,是随着频率的变化而变化的。
 
设计电磁干扰滤波器
 
采用电磁干扰滤波器的原因:
 
1.数字脉冲电路是主要的电磁干扰源,脉冲信号含有丰富的高次谐波,而这些谐波都是我们所不需要的,并且这些高次谐波很容易辐射和耦合,是很强的干扰源,所以要采用电磁干扰滤波器使其只保留有用工作频率的脉冲信号(1/π*tr)而滤除其他高次频率的谐波信号。
 
2.高频电磁波在空间传输效率更高,也更容易被吸收,因此他们在电路中产生的噪声电压、电流也是高频的。
 
3.当导线上有传导电流时,电流频率越高,越容易形成辐射,从而产生较强的辐射骚扰。
 
4.导线或电缆之间存在分布电容和互感,会产生相互的串扰,这些干扰以高频为主,且频率越高,串扰越严重,最有效的方法就是低通滤波器滤除。
 
下图为低通滤波器的频率特性,对于滤波器,主要关注其插损和截至频率。
 
设计电磁干扰滤波器
 
通带内:滤波器可以保持信号的完整性。
 
过渡带:滤波器会对信号造成衰减,此段内信号完整性已无法再保证。
 
阻带内:信号被完全滤除,无法通过滤波器。
 
2、如何选择滤波器
 
常见低通滤波器种类繁多,实际选用需要根据实际情况选用:
 
设计电磁干扰滤波器
 
滤波器阶数越高,过渡带就越窄,相应的就越适合干扰频率与信号频率靠近的场合中使用。
 
电路的截止频率是由电路中的电感和电容参数决定的,电容和电感的值越大,滤波器的截止频率越低。电路中的电容和电感值用下列公式确定:
 
设计电磁干扰滤波器
 
R:源和负载的阻抗
 
fc:滤波器的截止频率
 
对于T型(单级或多级)和π型(单级或多级)电路,最外边的电容或电感取C/2和L/2,中间不变。
 
对于一个特定的滤波器,设源组为Zs,负载阻抗为Zl,它的插损可以通过公式计算:
 
Γ型滤波电路:
 
设计电磁干扰滤波器
 
π型滤波电路:
 
设计电磁干扰滤波器
 
3、电磁干扰滤波器在整改RGB显示屏中的应用
 
目前RGB显示屏在显示要求不高的行业依然应用广泛,下图是屏时钟高次谐波引起的辐射超标测试图(只列举了超标的水平极化方向)。
 
设计电磁干扰滤波器
 
电缆是系统中导致电磁兼容问题的最主要因素,在电磁兼容试验中经常出现这样的情况:设备无论如何改进都无法通过电磁兼容试验,但在将设备的外拖电缆取下时设备就能顺利地通过试验;在实际使用电子设备时也经常遇到这样的情况:设备无法正常工作甚至经常死机,但将连接电缆拔下来之后就一切正常了。事实上,我们在现实中遇到的电磁兼容问题,大部分是由电缆引起的,主要包括信号电流(差模电流)回路产生的差模辐射和共模电流回路产生的共模辐射,而屏排线也是电缆的一种。 
 
抑制措施:增加低通滤波器
 
接口电路与电缆在电路上直接相连,接口电路是否进行了有效的EMC设计,直接关系到整机系统是否能通过EMC测试。接口电路采用低通滤波器,滤除电缆上的高频共模电流是减小共模辐射的有效方法,具体电路如下:
 
设计电磁干扰滤波器
(a)RGB信号线使用低通滤波器示意图
 
设计电磁干扰滤波器
(b)低通滤波器内部电路图
 
在接口电路采用低通滤波器以及处理屏排线后的测试数据如下图:
 
设计电磁干扰滤波器
 
由测试结果可见,四个频率点都有不同程度的下降,最后通过处理RGB模式显示屏的时钟、电缆、端口、背光四个部分后完成整改。
 
4、总结
 
一般电磁干扰滤波器都是低通滤波器,主要用在干扰信号比工作信号频率高的场合,所以在EMC测试整改过程中选择一款合适的滤波器往往可以达到事半功倍的效果。
 
 
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