电源滤波器的安装与传导骚扰【EMC学习】

【现象描述】

某家用电器产品A 交流电源端口的传导骚扰测试结果频谱图，该产品电源端口的传导骚扰不能通过CLASSB限值的要求。测试中还发现，更换有着不同插入损耗的滤波器对结果影响不大。

【原因分析】

怀疑是滤波器接地不良导致的滤波器滤波效果变差。于是把机箱放在接地平面上，滤波器电源用短线直接接地，结果仍然没有改善。

怀疑滤波器性能指标不能满足电源本身传导骚扰水平而导致超标，但是同样的电源在另一同类产品B 中应用时，能顺利通过传导骚扰测试，并且采用的是同样的滤波器。说明滤波器和该电源配合本身可以满足传导骚扰测试要求。

对比A 和B的区别，发现B产品中的电源滤波器和 A产品中的电源滤波器安装位置不同。B产品中的电源滤波器安装在电源下面， 而A 设备安装在电源的上方， 如图所示。

AC/DC 电源的结构特点， 注意到产品中应用的 AC/DC 电源模块的外壳（兼散热器）三面均将此电源中的PCB 板包围在其中，只有侧面没有封闭，露出 PCB板的器件（电容、线圈等）。

从安装特点看，也许是开关电源上的器件离滤波器及其输入、输出线太近， 导致开关电源中的噪声与滤波器及其输入、输出线之间存在较大的耦合。

B 设备的滤波器安装在开关电源模块下面，底板可使滤波器与开关电源有良好的隔离，使容性耦合和 感性耦合较小，而 A 设备电源滤波器在开关电源上方，没有隔离，两者之间耦合较大，经过滤波器的电源输入线又被开关电源中的噪声耦合。

以上是根据理论进行的分析，将采用以下方法进行验证：

(1 ) 取下滤波器， 拿到机壳外（远离开关电源）， 放在参考接地平板上， 以便很好的接地， 则可以通过传导骚扰的测试，且裕量较大。

(2) 在开关电源与电源滤波器的上下空间中用导电铜箱进行隔离后再进行测试，结果可以通过测试。

可见，滤波器与电源之间距离过近，而且没有很好的隔离是导致传导骚扰测试超标的原因。 另外还有一种滤波器失效的情况，虽然在本案例中没有出现，但是也是工程应用中常见的问题。当存在接地阻抗时（如滤波器通过连接一条长导线或长而窄的印制线接地时），高频噪声会经这条阻抗路径通过滤波器，使滤波器失效。所以，滤波器应该通过低阻抗的点或面连接到地层。高频滤波器的引线应该尽可能地短，滤波器中的电容最好也采用低寄生电感的陶瓷电容。

【处理措施】

综上所述，滤波器与电源之间距离过近，而且没有很好地进行隔离是导致传导骚扰测试超标的原因，因此解决的基本方法就是在滤波器和电源模块之间进行良好的隔离。其具体方法有以下两种。

1）按照产品 B 结构设计，把滤波器放置于电源下方，依靠电源底板隔离。

2）在电源顶面加金属外罩，考虑散热可以加一些孔，也同样可以形成良好的隔离。

【思考与启示】

(1) 良好的电源 EMC 设计，不单单是选择滤波效果良好的滤波器， 做好滤波器输入、输出之间的良好隔离更为重要。

(2) 对于滤波器，还有一点很重要，即阻抗问 题。滤波器的工作原理是在射频电磁波的传输路径上形成很大的不连续特性阻抗，以将射频电磁波中的大部分能量反射回源处。大多数滤波器的性能是在源和负载阻抗均为50Ω的条件下测得的， 这就使滤波器的性能在实际情况下不可能达到最佳。滤波器参数是在50Ω的源和负载阻抗的测试环境下获得的，因为大多数射频测试设备均采用50Ω的源、负载及电缆。

这种方法获得的滤波器性能参数是最优化的，同时也是最具有误导性的。因为滤波器是由电感和电容组成的，因此这是一个谐振电路，其性能和谐振主要取决于源端及负载端的阻抗。事实上，一只价格昂贵且 50/ 50Ω性能优秀的滤波器可能在实际中的性能还不如一只价格较低且50/ 50Ω性能较差的滤波器好。

注：以上用例来自《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》