在PCB上連接和濾波

使用干線EMI濾波器，是一項確保電磁兼容性的措施。多數(shù)情況下，盡管從PCB到控制柜都考慮了EMC設計原則，但濾波器的使用依然是必不可少的。而且，不斷提高的功率密度和設備的處理器高性能所帶來的輻射并未有任何減少。隨著電路的復雜化，它們變得更脆弱，更需要電磁干擾防護。當今要求設備和設施應具有更高的可用性，進一步促使了EMC設計愈發(fā)重要。下文闡述了濾波器選擇準則，以及與電力接入和濾波器結構有關的各種概念。

現(xiàn)場設施內(nèi)的故障檢測非常耗時，尤其是那些不定期發(fā)生、看似隨機的故障，很難捕獲或模擬。因此，在開發(fā)階段對電磁干擾防護做投入非常重要。

在選擇濾波器時，有兩個基本問題需要衡量：工作期間可能會有哪些干擾類型？哪些功能干擾是可以容忍的？一個簡單的例子就是當電視機旁邊的手機在接電話時，對電視機產(chǎn)生的噪聲。這個干擾是可容忍的。然而，在醫(yī)療或**技術等應用中，功能干擾則是不能容忍的。

對輻射型和傳導型干擾的防護

干擾是經(jīng)由無線電波或電源線傳輸?shù)皆O備或設施中的。這些干擾可能是輻射型或傳導型的。金屬外殼、金屬化復合材料、導線網(wǎng)用于防范輻射型干擾，而線路濾波器用于防范傳導型干擾。所有輻射型干擾均源于電纜，并可在任何時間被傳輸?shù)诫娎|中。

考慮到這些因素，就可選擇適當?shù)母蓴_抑制措施，并加以應用來實現(xiàn)*優(yōu)效果。例如，如果不銹鋼外殼中的電源線屏蔽不充分，那么外殼就會失去抑制作用。如果缺乏充分屏蔽，干擾就會越過濾波器毫無阻攔地進入到產(chǎn)品中，對濾波器的負載端產(chǎn)生影響，內(nèi)置式線路濾波器就會失去抑制作用。有相關的設計指示用于解決這個問題。

線路濾波器的選擇標準

除了額定電壓、額定電流、工作溫度等物理屬性以外，抑制濾波器的選擇還受到安裝方法、資源、后勤等易變因素的影響（圖1）。

濾波器構造

在電力接入和濾波器構造這兩方面之間（圖2），關于濾波器的構造方式（例如與內(nèi)置濾波器的固定連接、帶有集成式線路濾波器的電力進入模塊、PCB上與分立濾波器的固定連接等），大約有10個有意義的組合。

濾波器的這些變化，使人們能根據(jù)上述選擇準則和偏好來做評定。這個比較過程排除了電力接入和濾波器構造的部分方法。上述每種濾波器構造均有優(yōu)點和缺點。以下是對下列方法的評定：

a. 帶有集成式線路濾波器的連接器

這種方法的優(yōu)點是，線路濾波就在電力接入點進行。濾波器被放在帶有較寬金屬法蘭的全封閉外殼中。只要設備外殼與濾波器外殼的電接觸良好，屏蔽和濾波器屬性就會很理想。與設備的電源線連接（它們可能充當“天線”）都得到濾波，并且該方法相當緊湊。而另一方面，損失了一些濾波器設計靈活性，這是由于默認提供了一種標準解決方案，并且濾波器內(nèi)部可用空間有限。該方法僅用于單相電力接入模塊。

b. 與線路濾波器的固定式電源連接

該方法對于所有電力類型都非常實用，并且在濾波器尺寸方面極其靈活。大量不同的電力類別和濾波器屬性可供利用（濾波器具有多種級數(shù)量，使濾波器布局有所不同）。但是，缺點在于沒有顧及電力接入點的屏蔽問題。需要用戶決定自己希望采用哪些屏蔽方法（屏蔽式電纜和電纜饋線、濾波器位置、額外的屏蔽板等）

c. 在PCB上連接和濾波（帶有分立式或印刷式濾波器）

當電力接入和濾波在PCB上進行時，可以省卻了導線開支。這對組裝工藝有著積極影響。當可用空間有限時，推薦印刷式濾波器。印刷式濾波器構造方面的特殊技術帶來了較短的泄漏路徑和電壓裕度。連接器和濾波器之間的連接長度可以非常短。在類似這樣的情況，較短的未濾波路徑通常不會引起嚴重后果。另外，可把帶有集成式線路濾波器的連接器用于PCB組裝。

電力電子產(chǎn)品中的濾波器元件

對于電力電子產(chǎn)品，特別是在驅動器領域，除了線路濾波以外，其它保護因素也會起到作用。圖3所示為某驅動系統(tǒng)的一種構造方式，不同的抑制元件在共同產(chǎn)生作用（定性的電壓特性）。

半導體元件的高頻開關會產(chǎn)生諧波、整流中斷和瞬態(tài)電壓峰值。它們給電力網(wǎng)絡帶來負面影響。除了相關EMC標準以外，電力主管部門還會施行進一步的指令，把對電源網(wǎng)絡的干擾減弱到可容忍的程度。扼流器和線路濾波器可用于減弱干擾。除了線路端EMC保護以外，對變頻器輸出端也通常采用保護措施。目標提高效率、延長工作壽命、實現(xiàn)高效布線。