濾波器（filter）是一種用來消除干擾雜訊的器件，將輸入或輸出經過過濾而得到純凈的直流電。電路設計人員如何確定在哪種場合該選用哪種濾波器呢？本文旨在幫助他們作出這種決定。

濾波器選型

為什么要煞費苦心去正確的選擇濾波器呢？

按這里提供的準則來進行濾波器的篩選，至少可滿足濾波器的正確尺寸和類型的要求，因此，試用濾波器僅僅是用一只濾波器替換另一只濾波器，同時檢查傳導及輻射發射，看哪只濾波器具有最佳的費效比。

如果在設計過程中沒有足夠的耐心去選擇濾波器，墨菲法則（好象所有的物理、醫療和財政方面的公式都是從這里派生出來的）表明：最終證明是最合適的濾波器會與產品的其它要求完全不兼容。要么濾波器太大或太重而不能安裝在鑄塑模機殼內，需要一筆昂貴的重新制造模具的費用，要么需要一種不易實現的安裝方法，要么由于濾波器的泄漏電流，將使推向市場的產品存在安全隱患問題。確實，如果沒有仔細選擇正確型號及類型的濾波器，那么按照墨菲法則，挑選合適的濾波器將增加研發和生產費用，同時也會推遲產品的上市時間。

1. 濾波器有關指標的計算

通過將產品的發射頻譜與相關的電磁兼容標準比較，可以估算用濾波器控制發射所需要的衰減量。對于抗擾性控制，可以通過比較外部電噪聲（通常取自有關的電磁兼容抗擾度標準）與產品電子線路的敏感性以及干擾期間希望達到的性能等級來估算一個粗略值。

當明確知道一個產品實際的發射或敏感性能時，就可采取精確的計算而不去進行估測。不過，如果不是在一個可控的50Ω阻抗環境中工作，在購買濾波器時，廠家提供的產品指標是靠不住的。

2. 阻抗問題

濾波器的工作原理是在射頻電磁波的傳輸路徑上形成很大的特性阻抗不連續，將射頻電磁波中的大部分能量反射回源處。大多數濾波器的性能是在源和負載阻抗均為50的條件下測得的，這使我們直接聯想到極為重要的一點，這就是濾波器的性能在實際情況下不可能達到最佳。

考察一個典型的電源線濾波器，它安裝在交流電源線與作為電子產品直流電源的交-直流變換器之間。白天，交流電源的阻抗在2～2kΩ間變化，取決于與它連接的負載以及所關心的頻率。連接到電子設備的電源線的特征阻抗大約在150Ω，當整流器在電源波形的尖峰附近導通時，相當于短路，而在其它時間，相當于開路。

濾波器參數是在50Ω的源和負載阻抗的測試環境下獲得的，因為大多數射頻測試設備采用50Ω的源、負載及電纜。這種方法獲得的濾波器性能參數是最優化的，同時也是最具有誤導性的。

因為濾波器由電感和電容組成的，因此這是一個諧振電路。其性能和諧振主要取決于源端及負載端的阻抗。事實上，一只價格昂貴且50/50性能優秀的濾波器可能在實際中的性能還不如一只價格較低且50/50性能較差的濾波器好。

3. 電源線濾波器

圖1給出的單級電源線濾波器對源和負載的阻抗都很敏感，當工作在實際的源和負載阻抗條件下時，很容易產生增益，而不是衰減。這種增益通常出現在150kHz～10MHz的頻率范圍內，幅度可以達到10 ～ 20dB。因此，在產品上安裝一個不合適的濾波器后，可能會增加發射強度和/或使敏感性變得更糟。

圖1 典型的單級電源線濾波器

圖2所示的兩級或更多級的濾波器，可以使內部接點保持在相對穩定的阻抗上，因此對負載及源的阻抗依賴不是很大，可以提供接近50/50指標的性能。當然，這些濾波器體積更大，價格更高。

圖2 典型的兩級電源線濾波器

為了解決阻抗問題，最好是購買生產廠家同時標明了在“匹配”的50/50測試系統中的指標和在“失配”條件下的指標的產品。失配的數據是在源阻抗為0.1，負載阻抗為100的條件下，和相反的條件下，測得的。一個竅門是用所有這些曲線中的最壞情況形成一條衰減曲線圖，并將其作為濾波器的技術指標。當采用這種方法來選擇濾波器以滿足產品的預期目的時，濾波器的性能通常能夠達到希望的效果，甚至更好一些。

大多數電源線濾波器采用共模扼流圈和連接在相線間的X電容處理差模干擾。如果濾波器用于解決開關電源、相位角功率控制器、馬達驅動器等電路產生的低頻高強度干擾問題，則通常需要比X電容所能提供的差模衰減更大的衰減，這時需要采用如圖3所示的差模扼流圈。由于磁芯會發生飽和現象，所以很難以較小的體積獲得較大的電感量。這些濾波器一般體積比較大而且也比較昂貴。

圖3 開關電源轉換器上使用的典型濾波器

大多數電源線濾波器采用Y型電容，這些電容連接在相線與地線之間。為了不超過相關安全標準限定的地線允許泄漏值，這些電容的值大約在幾nF左右。一般地，Y電容應連接到噪聲干擾較大的導線上（例如，儀表靈敏模擬電路中的電源線，開關電源中的整流器等）。