本文主要介紹了關(guān)于電源電源濾波器的分類及其挑選原則，讓你對選擇電源電源濾波器不再疑惑。

濾波器

濾波器，顧名思義，是對波進行過濾的器件。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。電源濾波可以得到平緩的直流電源或濾除交流電源的高次諧波信號濾波一般用于濾除干擾信號，保留有用信息。按照濾波器頻率響應(yīng)特點，低通濾波器一般用于濾除高頻干擾；高通濾波器一般用于濾除低頻干擾或交流耦合；帶通濾波器一般用于通過限定帶寬的有效信號；帶阻濾波器一般用于濾除特定頻率的干擾信號，如：50Hz陷波器；全通濾波器一般用于相位校正濾。

電源濾波器

電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。

電源濾波器主要分類：

按所處理的信號分：

為模擬濾波器和數(shù)字濾波器兩種。

按所通過信號的頻段分：

低通濾波器：它允許信號中的低頻或直流分量通過，抑制高頻分量或干擾和噪聲；

高通濾波器：它允許信號中的高頻分量通過，抑制低頻或直流分量；

帶通濾波器：它允許一定頻段的信號通過，抑制低于或高于該頻段的信號、干擾和噪聲；

帶阻濾波器：它抑制一定頻段內(nèi)的信號，允許該頻段以外的信號通過。

按所采用的元器件分：

無源濾波器：僅由無源元件組成的電源濾波器，它是利用電容和電感元件的電抗隨頻率的變化而變化的原理構(gòu)成的。這類濾波器的優(yōu)點是：電路比較簡單，不需要直流電源供電，可靠性高；缺點是：通帶內(nèi)的信號有能量損耗，負(fù)載效應(yīng)比較明顯，使用電感元件時容易引起電磁感應(yīng)，當(dāng)電感L較大時濾波器的體積和重量都比較大，在低頻域不適用。

有源濾波器：由無源元件和有源器件組成。這類電源濾波器的優(yōu)點是：通帶內(nèi)的信號不僅沒有能量損耗，而且還可以放大，負(fù)載效應(yīng)不明顯，多級相聯(lián)時相互影響很小，利用級聯(lián)的簡單方法很容易構(gòu)成高階濾波器，并且濾波器的體積小、重量輕、不需要磁屏蔽；缺點是：通帶范圍受有源器件的帶寬限制，需要直流電源供電，可靠性不如無源濾波器高，在高壓、高頻、大功率的場合不適用。

按安放位置分：

板上濾波器和面板濾波器。

板上濾波器安裝在線路板上，如PLB、JLB系列濾波器。這種濾波器的優(yōu)點是經(jīng)濟，缺點是高頻濾波效果欠佳。其主要原因是：1、濾波器的輸入與輸出之間沒有隔離，容易發(fā)生耦合；2、濾波器的接地阻抗不是很低，削弱了高頻旁路效果；3、濾波器與機箱之間的一段連線會產(chǎn)生兩種不良作用： 一個是機箱內(nèi)部空間的電磁干擾會直接感應(yīng)到這段線上，沿著電纜傳出機箱，借助電纜輻射，使濾波器失效；另一個是外界干擾在被板上濾波器濾波之前，借助這段線產(chǎn)生輻射，或直接與線路板上的電路發(fā)生耦合，造成敏感度問題；

濾波陣列板、濾波連接器等面板濾波器一般都直接安裝在屏蔽機箱的金屬面板上。由于直接安裝在金屬面板上，濾波器的輸入與輸出之間完全隔離，接地良好，電纜上的干擾在機箱端口上被濾除，因此濾波效果相當(dāng)理想。

電源濾波器的選擇原則

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。

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(biāo)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(xì)了，細(xì)導(dǎo)線上跑大電流，如小馬拉大車，會引起嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)是傳導(dǎo)發(fā)射CE和傳導(dǎo)抗擾CS，信號濾波器的則主要看EMC標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)要求?

讀者可能會覺得奇怪，選濾波器，說安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)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(zāi)區(qū)。等于是濾波器一身承擔(dān)了多個要求。與濾波器有關(guān)的安規(guī)重點是三個指標(biāo)：絕緣耐壓、漏電流、剩余電壓剩余能量。?

絕緣耐壓打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(dǎo)致安規(guī)要求上的漏電流超標(biāo)，現(xiàn)在有部分廠家設(shè)計上就采取了輸入端無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)不合格的情況，最后經(jīng)查是1500V時漏電流設(shè)定為2mA（應(yīng)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(yīng)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的級別進行衰減，從而達(dá)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，所以濾波器結(jié)構(gòu)形式的選取，也還是有些學(xué)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，有一部分朋友也在干著敵人的事情，有一部分?jǐn)橙艘苍趲臀覀儯瑢@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(dǎo)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)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，電源濾波器的選擇就要謹(jǐn)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(dǎo)干擾需要抑制；同時，與電刀共用電源的設(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(dāng)不得真。舉例來說，如果我們發(fā)現(xiàn)100KHz超標(biāo)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，因為廠家的插損曲線都是在50Ω-50Ω的標(biāo)準(zhǔn)阻抗下測得，實際上的應(yīng)用現(xiàn)場，基本可以肯定不是如此標(biāo)準(zhǔn)的源阻抗和負(fù)載阻抗特性，所以濾波器的衰減效果會大打折扣，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(biāo)準(zhǔn)（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?

濾波器的安裝是僅次于電路結(jié)構(gòu)形式和組成器件指標(biāo)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?dāng)_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(dǎo)線來接地，導(dǎo)線接地的引線電感量大，高頻接地阻抗偏高導(dǎo)致高頻接地不良，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值代表的是損耗?/?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(fù)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(dǎo)致無謂的電損失。?

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。

電源濾波器的接線

LOAD端接負(fù)荷，就是出現(xiàn)，N接零線，L接火線，右面的三個E接地，N接零線L接火線。是電源輸入端。

接法為：輸入L接1、N接2；輸出L‘接3、N’接4；地線接地即可。

電源濾波器接線注意事項

1、電源濾波器的不能存在電磁耦合路徑

①電源輸入線過長；

②電源濾波器的輸入線和輸出線靠的過近。

此兩種都是不正確的安裝方式，問題的本質(zhì)在于，濾波器的輸入端電線和它的輸出端電線之間存在有明顯的電磁耦合路徑。這樣一來，存在于濾波器某一端的EMI信號會逃脫濾波器對它的抑制，不經(jīng)過濾波器的衰減而直接耦合到濾波器的另一端去。因此濾波器輸入與輸出先需有效分開。

另外，如上述兩種把電源濾波器都是安裝在設(shè)備屏蔽的內(nèi)部，設(shè)備內(nèi)部電路及元件上的EMI信號會因輻射在濾波器的（電源）端引線上生成EMI信號而直接耦合到設(shè)備外面去，使設(shè)備屏蔽喪失對內(nèi)部元件和電路產(chǎn)生的EMI輻射的抑制。當(dāng)然，如果濾波器（電源）上存在有EMI信號，也會因輻射而耦合到設(shè)備內(nèi)部的元件和電路上，從而破壞濾波器和屏蔽對EMI信號的抑制作用。所以起不到效果。

2、不能將線纜捆扎在一塊

一般來說，在電子設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)安裝電源濾波器時要注意的是，在捆扎設(shè)備電纜時，千萬不能把濾波器（電源）端和（負(fù)載）端的電線捆扎在一起，因為這無疑加劇了濾波器輸入輸出端之間的電磁耦合，嚴(yán)重破壞了濾波器和設(shè)備屏蔽對EMI信號的抑制能力。

3、要盡量避免使用長接地線

電源濾波器輸出端連接變頻器或電機的接線長度不超過30厘米為宜。

因為過長的接地線意味著大大增加接地電感和電阻，它會嚴(yán)重破壞濾波器的共模抑制能力。較好方法是，用金屬螺釘與星形彈簧墊圈把濾波器的屏蔽牢牢地固定在設(shè)備電源入口處的機殼上。

4、電源濾波器輸入線、輸出線必須拉開距離

電源濾波器輸入線、輸出線必須拉開距離，切忌并行，以免降低濾波器效能。

5、電源濾波器外殼與機箱殼必須良好接觸

變頻器專用濾波器金屬殼與機箱殼必須保證良好面接觸，并將接地線接好。

6、電源濾波器的連接線宜選用雙絞線

電源濾波器的輸入、輸出連接線以選用屏蔽雙絞線為佳，它可有效消除部分高頻干擾信號。

結(jié)語

關(guān)于電源濾波器的分類可以細(xì)分的還有很多，在本文中就不再贅述了，希望本文能讓你對電源濾波器有更深的理解。