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設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器

發(fā)布時(shí)間:2019-04-15 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】電磁干擾濾波器是一種特殊用途的濾波器,主要用來濾除電纜上的電磁干擾,它與一般的電路中使用的濾波器有幾點(diǎn)區(qū)別:

工作頻率范圍寬,從幾十KHZ到1GHZ以上都可以滿足。
 
1、電磁干擾濾波器的簡(jiǎn)介
 
電磁干擾濾波器是一種特殊用途的濾波器,主要用來濾除電纜上的電磁干擾,它與一般的電路中使用的濾波器有幾點(diǎn)區(qū)別:
 
1.工作頻率范圍寬,從幾十KHZ到1GHZ以上都可以滿足。
 
2.一般電路中的濾波器所連接的阻抗是一定的,而電磁干擾濾波器所連接的電路阻抗卻不是固定的,是隨著頻率的變化而變化的。
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
 
采用電磁干擾濾波器的原因:
 
1.數(shù)字脈沖電路是主要的電磁干擾源,脈沖信號(hào)含有豐富的高次諧波,而這些諧波都是我們所不需要的,并且這些高次諧波很容易輻射和耦合,是很強(qiáng)的干擾源,所以要采用電磁干擾濾波器使其只保留有用工作頻率的脈沖信號(hào)(1/π*tr)而濾除其他高次頻率的諧波信號(hào)。
 
2.高頻電磁波在空間傳輸效率更高,也更容易被吸收,因此他們?cè)陔娐分挟a(chǎn)生的噪聲電壓、電流也是高頻的。
 
3.當(dāng)導(dǎo)線上有傳導(dǎo)電流時(shí),電流頻率越高,越容易形成輻射,從而產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射騷擾。
 
4.導(dǎo)線或電纜之間存在分布電容和互感,會(huì)產(chǎn)生相互的串?dāng)_,這些干擾以高頻為主,且頻率越高,串?dāng)_越嚴(yán)重,最有效的方法就是低通濾波器濾除。
 
下圖為低通濾波器的頻率特性,對(duì)于濾波器,主要關(guān)注其插損和截至頻率。
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
 
通帶內(nèi):濾波器可以保持信號(hào)的完整性。
 
過渡帶:濾波器會(huì)對(duì)信號(hào)造成衰減,此段內(nèi)信號(hào)完整性已無法再保證。
 
阻帶內(nèi):信號(hào)被完全濾除,無法通過濾波器。
 
2、如何選擇濾波器
 
常見低通濾波器種類繁多,實(shí)際選用需要根據(jù)實(shí)際情況選用:
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
 
濾波器階數(shù)越高,過渡帶就越窄,相應(yīng)的就越適合干擾頻率與信號(hào)頻率靠近的場(chǎng)合中使用。
 
電路的截止頻率是由電路中的電感和電容參數(shù)決定的,電容和電感的值越大,濾波器的截止頻率越低。電路中的電容和電感值用下列公式確定:
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
 
R:源和負(fù)載的阻抗
 
fc:濾波器的截止頻率
 
對(duì)于T型(單級(jí)或多級(jí))和π型(單級(jí)或多級(jí))電路,最外邊的電容或電感取C/2和L/2,中間不變。
 
對(duì)于一個(gè)特定的濾波器,設(shè)源組為Zs,負(fù)載阻抗為Zl,它的插損可以通過公式計(jì)算:
 
Γ型濾波電路:
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
 
π型濾波電路:
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
 
3、電磁干擾濾波器在整改RGB顯示屏中的應(yīng)用
 
目前RGB顯示屏在顯示要求不高的行業(yè)依然應(yīng)用廣泛,下圖是屏?xí)r鐘高次諧波引起的輻射超標(biāo)測(cè)試圖(只列舉了超標(biāo)的水平極化方向)。
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
 
電纜是系統(tǒng)中導(dǎo)致電磁兼容問題的最主要因素,在電磁兼容試驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況:設(shè)備無論如何改進(jìn)都無法通過電磁兼容試驗(yàn),但在將設(shè)備的外拖電纜取下時(shí)設(shè)備就能順利地通過試驗(yàn);在實(shí)際使用電子設(shè)備時(shí)也經(jīng)常遇到這樣的情況:設(shè)備無法正常工作甚至經(jīng)常死機(jī),但將連接電纜拔下來之后就一切正常了。事實(shí)上,我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)中遇到的電磁兼容問題,大部分是由電纜引起的,主要包括信號(hào)電流(差模電流)回路產(chǎn)生的差模輻射和共模電流回路產(chǎn)生的共模輻射,而屏排線也是電纜的一種。 
 
抑制措施:增加低通濾波器
 
接口電路與電纜在電路上直接相連,接口電路是否進(jìn)行了有效的EMC設(shè)計(jì),直接關(guān)系到整機(jī)系統(tǒng)是否能通過EMC測(cè)試。接口電路采用低通濾波器,濾除電纜上的高頻共模電流是減小共模輻射的有效方法,具體電路如下:
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
(a)RGB信號(hào)線使用低通濾波器示意圖
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
(b)低通濾波器內(nèi)部電路圖
 
在接口電路采用低通濾波器以及處理屏排線后的測(cè)試數(shù)據(jù)如下圖:
 
設(shè)計(jì)電磁干擾濾波器
 
由測(cè)試結(jié)果可見,四個(gè)頻率點(diǎn)都有不同程度的下降,最后通過處理RGB模式顯示屏的時(shí)鐘、電纜、端口、背光四個(gè)部分后完成整改。
 
4、總結(jié)
 
一般電磁干擾濾波器都是低通濾波器,主要用在干擾信號(hào)比工作信號(hào)頻率高的場(chǎng)合,所以在EMC測(cè)試整改過程中選擇一款合適的濾波器往往可以達(dá)到事半功倍的效果。
 
 
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