2014电磁干扰抑制--滤波器设计.pptx

《电磁干扰防护与电磁兼容设计》滤 波 器 设 计电磁驱动与控制研究所滤波器设计单级LC滤波器的设计源阻抗和负载阻抗均为电阻，且数值相等。?单级LC滤波器的设计式中，F是对截止频率的归一化频率：?F=?D是该电路的阻尼率d的函数??在理想情况下，d=1，为Butterworth低通滤波器单级LC滤波器的设计d=1，在过渡区IL以40dB/10倍频的斜率衰减，而d≠1时，则以20dB/10倍频的斜率衰减，无论d等或不等1，插入损耗均不出现振荡。可以通过查表方式获得。单级LC滤波器的设计单级LC滤波器的设计单级LC滤波器的设计?例：假设要求设计一个单级LC滤波器，要求它在150kHz处，提供60dB的插入损耗。设计步骤如下：1）从图7-3可查，IL=60dB对应的滤波器截止频率应为5kHz。2）计算归一化频率值F=150kHz/5kHz=303)利用图7-4查得，该值处于过渡区内，对应的a=3，即 d=4)根据=5kHz, ,最后决定L和C的值。单级滤波器的设计?插入损耗为??式中，F是对截止频率的归一化频率，先求滤波器的截止频率??d=1d≠1单级滤波器的设计?D是该电路的阻尼率d的函数??求得滤波器插入损耗特性如下图。d=1，与Butterworth曲线相同，而d1时，出现过阻尼， d1时，出现欠阻尼，曲线在过渡区内出现最大值ILmax。单级滤波器的设计??该点对应的归一化频率??落在IL=0处。?理想阻尼、过阻尼、欠阻尼情况下的插入损耗如下图。?单级滤波器的设计?单级滤波器的设计?单级滤波器的设计单级T型滤波器的设计仍然可以按照7-7到7-9的图表进行设计，但是截止频率和阻尼率的计算公式分别为：?d≠1???多级滤波器的设计仍然用电压衰减来分析多级滤波器的设计。对于单级LC滤波电路??对于两级LC滤波电路?对于n级LC滤波电路?多级滤波器的设计?若n级LC滤波电路每级LC数值相同，则电感和电容的总值为和????式中参数多级滤波器的设计?可得归一化频率代入得可推得曲线关系如下图多级滤波器的设计多级滤波器的设计根据图7-10，可以对多极LC滤波器进行设计和计算。在相同的电压衰减条件下，要求的总电抗较小，这样可以减小滤波器的尺寸和重量。多级滤波器的最佳级数与归一化频率F关系曲线如图7-11EMI滤波器最差阻抗匹配情况下插入损耗的计算实际应用的EMI滤波器，多数工作在阻抗不匹配的状态，插入损耗原则上用标准公式计算。但是，函数关系较为复杂，常常采用简化关系式来研究最坏情况下的插入损耗。这些关系式仅适用于某些特定的源阻抗和负载阻抗的条件，但它们足以能够比较实际地描述阻抗失配条件下EMI滤波器的插入损耗特性。????这些表达式的含义前面已有所描述。EMI滤波器最差阻抗匹配情况下插入损耗的计算输出端开路时，输入端输入阻抗=?输入端开路时，输出端输入阻抗=?输出端短路时，输入端输入阻抗?=输入端短路时，输出端输入阻抗?=EMI滤波器最差阻抗匹配情况下插入损耗的计算几种重要的阻抗失配情况：（1）噪声源阻抗很低噪声源阻抗很低，即 时，插入损耗的最坏情况是：???=0;这时对应的插入损耗：?*=*EMI滤波器最差阻抗匹配情况下插入损耗的计算（3）已知噪声源阻抗噪声源阻抗特性和大小近似可知，滤波器能在负载阻抗较宽范围变化。上述情况，最低插入损耗对应的最坏负载阻抗情况是：?=0;=??Z+式中这时源阻抗电阻分量不为零或不是非常小时的插入损耗：?*EMI滤波器最差阻抗匹配情况下插入损耗的计算式中???若源阻抗为纯电抗，即 时，插入损耗的最坏负载条件??=0;这时源阻抗电阻分量不为零或不是非常小时的插入损耗：?*EMI滤波器最差阻抗匹配情况下插入损耗的计算?负载阻抗已知情况，源阻抗可能在较宽范围变化。利用前面公式，并将参数， ，， 置换即可。阻抗失配条件， EMI滤波器阻抗匹配网络设计标准EMI滤波器的一般步骤：决定电路结构，计算滤波器中诸元件值和分析阻抗失配的影响。一种简便的最差情况EMI滤波器设计方法----匹配网络法阻抗失配条件， EMI滤波器阻抗匹配网络可能出现的问题：反射滤波器，由低损电抗组成，可能因寄生效应或阻抗失配而引起谐振，造成滤波器响应的严重畸变。防止寄生谐振的办法：引入损耗机理，将滤波原件与有损耗滤波元件相结合。阻抗失配条件， EMI滤波器阻抗匹配网络?满足几点要求：1）在电网频率附近，EMI滤波器造成的插入衰减或插入增益均必须限制在范围内。2）在电网频率到滤波下限频率之间的范围内，滤波器不能导致谐振，并且插入增益不允许超过3）在截止频率内，，插入损耗应高于?为简化计算，常用计算电压衰减因子K来近似计算插入损耗最坏情况下插入损耗设计方法的基本出发点是，借助于在EMI滤波器的输入和输出部分插入适当的匹配网络，可以将因为