EMI滤波器的精确设计

　　随着电子技术的发展，电磁兼容性问题成为电路设计工程师极为关注和棘手的问题。 根据多年的工程经验，大家普遍认为电磁兼容性标准中最重要的也是最难解决的两个项目就是传导发射和辐射发射。为了满足传导发射限制的要求，通常使用电磁干扰（EMI）滤波器来抑制电子产品产生的传导噪声。但是怎么选择一个现有的滤波器或者设计一个能满足需要的滤波器？工程师表现得很盲目，只有凭借经验作尝试。首先根据经验使用一个滤波器，如果不能满足要求再重新修改设计或者换另一个新的滤波器。因此，要找到一个合适的EMI滤波器就成为一个费时且高成本的任务。

　　电子系统产生的干扰特性

　　解决问题首先要了解电子系统产生的总干扰情况，需要抑制多少干扰电压才能满足标准要求？共模干扰是多少，差模干扰是多少？只有明确了这些干扰特性我们才能根据实际的需要提出要求。

　　从被测物体的电流路径来看，干扰信号回流路径可能通过地线，或者通过其它电网，如图1所示。通过地线的干扰电流在电源网上产生同相位的共模干扰电压。通过其它线在两根电源线上产生反相的差模干扰电压。干扰电流的路径如图2所示。

　　图1 干扰信号的回流路径

　　图2 a）差模干扰滤波和b）共模干扰滤波

　　通常有四种技术可进行电源滤波，以便抑制干扰噪声。在实际使用中，经常是混合使用其中的两种，甚至多种技术。它们是：

　　正负极电源线之间添加电容，即X电容；

　　每根电源线和地线之间添加电容，即Y电容；

　　共模抑制（两根电源线上的抑制线圈同向绕线）；

　　差模抑制（每根电源线有它自己的抑制线圈）。

　　电容的作用是将高频干扰电压“短路”，另外，当干扰信号频率很高时，抑制线圈将产生很大的交流阻抗。图2显示了两种滤波类型的结构，其中，LISN是用于测量目的的线性阻抗稳定网络。如果是共模问题引起的干扰，Ｘ类型电容基本上没有作用，因为两线上的干扰电压是一样的。因此，了解干扰类型对于选择合理的电路结构将起重要作用，并为解决问题提供技术依据。

　　在标准电磁兼容性测试实验室可得到设备的总干扰情况，但无法了解设备的共模干扰和差模干扰特性。为了在测量中分辨共模或者差模干扰信号，通用的仪器是很难实现的。使用专用的传导测试仪，可获得设备的总干扰、共模干扰和差模干扰。测试结果如图3所示。

　　图3 传统测试仪获得的总干扰、共模干扰和差模干扰