电磁兼容性与屏蔽技术课件.ppt

*************************************无源滤波器LC滤波器LC滤波器由电感(L)和电容(C)组成，是EMC设计中最常用的滤波器类型。LC滤波器具有低插入损耗、高功率处理能力和良好的高频性能等优点。根据元件排列方式，LC滤波器有多种拓扑结构，如π型（电容-电感-电容）、T型（电感-电容-电感）等。高阶LC滤波器可通过串联多个基本单元获得更陡峭的频率响应和更高的衰减。RC滤波器RC滤波器由电阻(R)和电容(C)组成，结构简单，成本低，但插入损耗较大，不适合功率电路。RC滤波器主要用于低功率信号电路，如I/O线路的滤波、传感器信号调理等。常见的RC滤波器有低通（串联R后接并联C）和高通（串联C后接并联R）两种基本形式。RC滤波器的主要优势是尺寸小、无磁场辐射，适合在空间受限或对磁场敏感的场合使用。铁氧体磁珠铁氧体磁珠是一种特殊类型的无源滤波元件，具有频率依赖的电感和电阻特性。在低频下表现为低阻抗，高频下表现为高阻抗，可有效抑制高频噪声而不影响低频信号。铁氧体磁珠的主要优点是体积小、无需匹配设计、安装简便，广泛用于数字电路的电源和信号线去耦。不同材料和尺寸的铁氧体磁珠有不同的频率特性，应根据目标频率范围选择合适型号。有源滤波器运算放大器滤波器运算放大器滤波器利用运放的高增益和反馈特性，结合RC网络实现各种滤波功能。与无源滤波器相比，有源滤波器可提供信号增益、更高的Q值和更陡峭的滚降特性。常见的运放滤波器有Sallen-Key结构、多反馈结构、状态变量结构等，可实现二阶及以上滤波特性。运放滤波器主要用于低频（通常1MHz）模拟信号处理，如传感器信号调理、音频系统等。开关电容滤波器开关电容滤波器利用电容充放电和开关控制原理，将连续时间信号转换为离散时间域处理。这种滤波器可以在集成电路上实现高度精确的滤波特性，滤波参数由时钟频率控制，易于调整和编程。开关电容滤波器广泛应用于通信系统、数据采集系统和信号处理电路。其主要优点是可集成性高、温度稳定性好、可实现复杂滤波功能，但需注意时钟泄漏和开关噪声等问题。数字滤波器数字滤波器通过数字信号处理技术实现滤波功能，可在数字处理器(DSP)、微控制器或专用集成电路上实现。与模拟滤波器相比，数字滤波器具有高精度、高稳定性、可编程和可复现等优点，能实现极其复杂的滤波特性。在EMC应用中，数字滤波主要用于信号后处理，如消除已进入系统的干扰。数字滤波不能直接处理天线、电源线等物理接口的EMI问题，通常需与前端模拟滤波器配合使用。共模滤波共模扼流圈共模扼流圈是共模滤波的核心元件，由两根或多根导线绕在同一个磁芯上构成。当共模信号（同方向电流）流过时，产生累加磁场，形成高阻抗；而差模信号（反方向电流）产生的磁场相互抵消，几乎不受影响。共模扼流圈有多种形式，包括环形、双孔及多孔铁氧体磁芯。选择合适的磁芯材料和尺寸对实现目标频率范围的共模抑制至关重要。共模电容共模电容是从电源线或信号线到地的电容，为共模电流提供低阻抗路径，从而减少共模噪声。在电源滤波中，常使用Y电容（安全电容）作为共模电容，连接在电源线到地之间。Y电容必须符合安全标准，防止因电容击穿导致危险电压传到外壳。共模电容与共模扼流圈配合使用可形成高效的共模滤波器，如π型共模滤波器。隔离变压器隔离变压器通过电磁感应原理传输信号或电能，同时提供电气隔离，是另一种共模滤波方法。变压器阻断了低频共模干扰，同时原边和副边的分布电容决定了对高频共模干扰的隔离能力。特殊设计的隔离变压器，如三绕组变压器或屏蔽层变压器，可进一步提高共模抑制能力。隔离变压器广泛用于医疗设备、音频系统和需要电气安全隔离的场合。差模滤波差模电感差模电感是串联于信号或电源线路中的电感元件，对差模信号（线路上的正常信号或噪声）形成高阻抗，从而阻止高频差模干扰传播。差模电感的选择需考虑额定电流、直流电阻、饱和特性和自谐振频率等参数。在高频应用中，电感的寄生电容会降低其滤波效果，因此需选择合适的电感结构（如多层绕组或扁平绕组）以减小寄生效应。差模电容差模电容接在信号线之间或电源线与中性线之间，为差模干扰提供低阻抗旁路通道。在电源滤波应用中，常使用X电容作为差模电容。X电容需具备高压耐受能力和自愈特性，以应对电网浪涌。差模电容的选择需考虑电压额定值、容量、等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)等参数，以保证在目标频率范围内具有良好的旁路效果。LC滤波网络实际应用中，通常将差模电感和电容组合形成LC滤波网络，如π型（电容-电感-电容）或T型（电感-电容-电感）滤波器。这些网络具有更陡峭的滚降特性和更高的衰减，能有效滤除宽频带差模干扰。设计LC滤