濾波器有多種,,做儀器設(shè)備中常用到的是電源濾波器和信號濾波器,。其他類型的作無功功率補償?shù)碾娏V波器,、微波頻段的濾波器不是這里討論的內(nèi)容,。
濾波器的選擇需要考慮以下多點:
1電壓
這個電壓值要求是一個范圍,是穩(wěn)態(tài)電壓±紋波電壓的綜合,。
2電流
電流的指標很關(guān)鍵,,它決定了濾波器內(nèi)部的電感的繞組銅線和引出線的線徑。如果選細了,細導線上跑大電流,,如小馬拉大車,,會引起嚴重發(fā)熱以至燒毀。這個電流也是一個范圍,,穩(wěn)態(tài)電流+波動電流的最大值,。
3電磁兼容標準要求
既然是濾波器,為的就是濾掉一些不期望的頻段,,而濾除的效果一般是由EMC測試標準和現(xiàn)場應用的直觀結(jié)果來確定,。尤其是電源濾波器,最好能確定用此濾波器的產(chǎn)品需要通過的是哪個標準,,根據(jù)標準要求的不同,,在選擇時也有其特定的測試頻段要求。
電源濾波器的主要針對指標是傳導發(fā)射CE和傳導抗擾CS,,信號濾波器的則主要看EMC標準里對不期望輸入頻段和不期望輸出頻段的要求了,。
比如無極燈用的整流器,本身就是一個開關(guān)工作狀態(tài),,會有對外的發(fā)射,,EMC測試時候會重點檢查其開關(guān)頻率以及其高次諧波成分的傳導干擾,濾波器就需要針對這些特定頻段或頻點具有足夠的濾除效果,。
4安規(guī)標準要求
讀者可能會覺得奇怪,,選濾波器,說安規(guī)標準干啥,?這是因為濾波器一般用在電源輸入端和板卡的接口處,,這些部位都是安規(guī)問題的重災區(qū)。等于是濾波器一身承擔了多個要求,。與濾波器有關(guān)的安規(guī)重點是三個指標:絕緣耐壓,、漏電流、剩余電壓剩余能量,。
絕\n緣耐壓打LN對地的絕緣強度,,考驗的是Y電容的耐壓值,Y電容大了,,漏電流就會大,,容易導致安規(guī)要求上的漏電流超標,現(xiàn)在有部分廠家設(shè)計上就采取了輸入端\n無Y電容設(shè)計(如圖),。這樣LN對G就成了LN通過L1,、Cy1、Cy2,、G’對G了,,而G和G’是不連的。如果采用了輸入端接Y電容的方式,即將Cy1\n和Cy2放到前面R的左面來,,則測試時須注意絕緣耐壓的設(shè)定和漏電流的大小是正相關(guān)的,,最高不超過20mA。曾經(jīng)遇到過差點被退貨說濾波器安規(guī)不合格的情\n況,,最后經(jīng)查是1500V時漏電流設(shè)定為2mA(應為5mA),,測試儀器報警就是正常的了。
另一個問題就是R的選擇,,有好多廠家的濾波器沒裝這個電阻,,在拔掉插頭后,在較短的時間內(nèi),,去摸電源的插口,,如果會有被電的感覺,問題就出在沒裝這個電阻上,。這是個高耐壓,、起泄放電作用的功率電阻。 5濾波器電路結(jié)構(gòu)形式
電\n路結(jié)構(gòu)形式和期間的參數(shù)選擇是濾波器的核心,,但就是在這一部分,,應用工程師的選擇常常兩眼一摸黑著選,雖然大多時候也差不多可以用,,但既不知己也不知彼的\n設(shè)計方式,,浪費資源、埋留隱患的可能性就大大增加,。這在需要精益設(shè)計,、從中國制造到中國創(chuàng)造的電子制造業(yè),從初級工程師向資深工程師的成長期望上來說,,都\n是不合時宜的,。
濾波器的作用是對通過其的不同頻率有不同的放大效果,對通帶內(nèi)頻段的則不衰減,,對通帶外要抑制的則以幾十個dB的級別進行\(zhòng)n衰減,,從而達到過篩子的目的。但就是濾波器在對不同頻率的電壓幅值采取不同放大倍數(shù)的時候,,電磁波的相位也在發(fā)生變化,,因為相位也是和頻率有關(guān)的,所以濾\n波器結(jié)構(gòu)形式的選取,,也還是有些學問的,。
濾波器結(jié)構(gòu)形式常用的是三種:
a巴特沃思濾波器:特點是通帶內(nèi)放大倍數(shù)平整,通\n帶內(nèi),,隨著頻率的變化,,濾波器放大倍數(shù)基本維持不變;但缺點是通帶向截止段的過渡段,,過渡的較為平緩,。意思是說,敵人和朋友的界限不是很清楚,,有一部分朋\n友也在干著敵人的事情,,有一部分敵人也在幫我們,對這一部分是殺掉還是留在組織里,,讓人很糾結(jié),。如果有用頻率和干擾頻率離得很近,這種濾波器的作用就很有\(zhòng)n問題,。
b切比雪夫濾波器:它可以很好的解決巴特沃思過渡帶平緩的缺點,,在這種形式的濾波器中,過渡帶很陡峭,,即使有用頻率和干擾頻率很\n近,,因為過渡帶很陡峭,所以其截止頻率點前后兩個頻段放大倍數(shù)的差別很大,,非友即敵,,很好區(qū)分,是朋友就沒干過對不起我們的事,,是敵人的就沒干過對我們好\n的事,,所以朋友拉入組織優(yōu)厚待遇,是敵人則干凈利落的消滅之,。高山之側(cè)必有深谷,,一個優(yōu)點必然伴隨著一個缺點,切比雪夫濾波器的缺點是在通帶頻率的末端部\n分,,放大倍數(shù)會有較強的波動,,即在通帶內(nèi),隨著頻率的變化,,放大倍數(shù)雖然比濾除頻段大了很多,,但對通帶內(nèi)的頻率,其放大倍數(shù)并不是保持穩(wěn)定不變的,,就是\n說,,朋友們的情緒并不穩(wěn)定,也不是所有朋友都一如既往的付出幫助,。(僅做舉例說明,,不要誤解為對朋友的不滿哈)
c貝塞爾濾波器:此種濾波器不是很通用,用的較專,,因為它的特性是相位線性,。前兩種關(guān)注的是放大倍數(shù),,但如果對語音信號,比如歌曲,,通帶內(nèi)放大倍數(shù)雖然沒有變化,,但其旋律卻不再悠揚。因為相位的變化導致歌曲的嘔呀啁咤難為聽,。此時,,貝塞爾濾波器將會發(fā)生其作用。
至于選擇哪種濾波器電路結(jié)構(gòu)形式,,電路工程師未必去做深入研究,,但須知道自己想要的特性,并提供給濾波器廠家,,由他們幫您做選擇,。
現(xiàn)\n在的電源濾波器都是低通濾波器,通過的都是工頻50Hz或60Hz,,這是有用頻率,,其他的全是無用的了,所以用截止頻率在1KHz以上的就綽綽有余,,因\n此,,盲人騎瞎馬似的隨便選濾波器,很多時候也沒出問題,。所以對電源濾波器的選取在工藝,、安規(guī)上就要多關(guān)注了。但在有特定輸出或輸入的場合,,電源濾波器的選\n擇就要謹慎了,。比如醫(yī)療手術(shù)時的電刀產(chǎn)品,其工作頻率是500KHz,,它本身會對網(wǎng)電源造成干擾,,所以電刀的對外傳導干擾需要抑制;同時,,與電刀共用電源\n的設(shè)備也要警惕,,其500KHz也可能會對您產(chǎn)生干擾。
6插損曲線
濾波器的插損測量當不得真,。舉例來說,,如果我們發(fā)現(xiàn)\n100KHz超標13dB,選擇了一款濾波器,,從插損曲線上看出其在100KHz時的插損是20dB,,覺得此濾波器用上去就肯定就沒問題,那就錯了,,因為\n廠家的插損曲線都是在50Ω-50Ω的標準阻抗下測得,,實際上的應用現(xiàn)場,,基本可以肯定不是如此標準的源阻抗和負載阻抗特性,所以濾波器的衰減效果會大打\n折扣,,因此,,選擇的時候?qū)M抑制的頻率點必須至少留出20dB的余量,如上例就需選擇100KHz時插損不低于33dB的濾波器,。
另外插損分共模插損和差模插損,一般對30MHz以上的干擾,,選擇共模插損滿足上面要求的濾波器,,10MHz以下的干擾選擇差模插損滿足要求的濾波器,對上例100KHz,,選擇差模插損33dB的濾波器,。
7濾波器的安裝形式
這個問題好理解,一般有板式(有可焊插針引腳),、螺絲固定安裝,、IEC標準(帶單相220V三針輸入)、帶開關(guān)的IEC,,這個根據(jù)實際結(jié)構(gòu)功能要求選擇即可,。
8安裝工藝規(guī)范
濾\n波器的安裝是僅次于電路結(jié)構(gòu)形式和組成器件指標的技術(shù)要素。主要體現(xiàn)在濾波器的位置,、接地的措施,。位置要求靠近輸入或輸出端,為的避免輸入端輸出端線纜上\n的高頻干擾輻射出來影響到其他電路,;輸入線輸出線不得并行走線,,不得靠近走線,以免相互串擾造成該干凈的干凈不了,;濾波器課題是金屬殼體,,接地要求面接地\n而不是線接地,須保證整個面與地接觸良好,,不能僅靠固定引腳的螺絲或上面引出的接地導線來接地,,導線接地的引線電感量大,高頻接地阻抗偏高導致高頻接地不\n良,,濾波效果不好,;接地線纜不宜用擰接方式,必須選用焊接方式,。
9濾波器的Q值
Q值對實際濾波效果影響倒不大,,但Q值代\n表的是損耗 / \n輸入功率,Q值越高,,說明損耗越大,,意指會有部分能量在濾波器的電感上被損耗掉,。在一般的低功率電源濾波器和信號濾波器上,此問題不會太突出,。但在較大功\n率的濾波器上,,這個損耗不可小視,一是會引起發(fā)熱,,發(fā)熱后的電容會引起較大的負面影響,,漏電流、耐壓,、容值等都會隨溫度變化而變化,;二是耗電量大會導致無\n謂的電損失。
10其他
另外的內(nèi)容就是濾波器的內(nèi)部了,,作為用戶是看不到的,,灌封膠的灌封均勻致密程度、器件和金屬之間絕緣紙的厚度,,這些用戶只能通過訊問的方式了解了,,至于生產(chǎn)廠家說不說實話,全憑天命,。
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