随着电子设备、计算机与家用电器的大量涌现和广泛普及，电网噪声干扰日益严重并形成一种公害。特别是瞬态噪声干扰，其 上升速度快、持续时间短、电压振幅度高(几百伏至几千伏)、随机性强，对微机和数字电路易产生严重干扰，常使人防不胜防，这 已引起国内外电子界的高度重视。 EMI 滤波器的设计原理 电磁干扰滤波器(EMI Filter)是近年来被推广应用的一种新型组合器件。它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能 力及系统的可靠性，可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源、测控系统等领域。 1 电磁干扰滤波器的构造原理及应用 1.11 构造原理 电源噪声是电磁干扰的一种，其传导噪声的频谱大致为 10kHz~30MHz，最高可达 150MHz。根据传播方向的不同，电源噪声 可分为两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。这表明噪声属于双向干 扰信号，电子设备既是噪声干扰的对象，又是一个噪声源。若从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。串模干扰是两 条电源线之间(简称线对线)的噪声，共模干扰则是两条电源线对大地(简称线对地)的噪声。因此，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容 性(EMC)的要求，也必须是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外 部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。此外，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。 1.2 基本电路及典型应用 电磁干扰滤波器的基本电路如图 1 所示。 该五端器件有两个输入端、两个输出端和一个接地端，使用时外壳应接通大地。电路中包括共模扼流圈(亦称共模电感)L、滤 波电容 C1~C4。Ｌ对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大， 因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，故称作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上， 当有电流通过时，两个线圈上的磁场就会互相加强。L 的电感量与 EMI 滤波器的额定电流 I 有关，参见表 1。 

需要指出，当额定电流较大时，共模扼流圈的线径也要相应增大，以便能承受较大的电流。此外，适当增加电感量，可改善低 频衰减特性。C1 和 C2 采用薄膜电容器，容量范围大致是 0.01Μf~0.47μF，主要用来滤除串模干扰。C3 和 C4 跨接在输出端，并 将电容器的中点接地，能有效地抑制共模干扰。C3 和 C4 亦可并联在输入端，仍选用陶瓷电容，容量范围是 2200Pf~0.1μF。为减 小漏电流，电容量不得超过 0.1μF，并且电容器中点应与大地接通。C1~C4 的耐压值均为 630VDC 或 250VAC。图 2 示出一种两 级复合式 EMI 滤波器的内部电路，由于采用两级(亦称两节)滤波，因此滤除噪声的效果更佳。针对某些用户现场存在重复频率为几 千赫兹的快速瞬态群脉冲干扰的问题，国内外还开发出群脉冲滤波器(亦称群脉冲对抗器)，能对上述干扰起到抑制作用。 2 EMI 滤波器在开关电源中的应用 为减小体积、降低成本，单片开关电源一般采用简易式单级 EMI 滤波器，典型电路如图 3 所示 图(a)与图(b)中的电容器 C 能滤除串模干扰，区别仅是图(a)将 C 接在输入端， 图(b)则接到输出端。图(c)、(d)所示电路较复 杂，抑制干扰的效果更佳。图(c)中的 L、C1 和 C2 用来滤除共模干扰，C3 和 C4 滤除串模干扰。R 为泄放电阻，可将 C3 上积累 的电荷泄放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性；断电后还能使电源的进线端 L、N 不带电，保证使用的安全性。图(d)则是把共模 干扰滤波电容 C3 和 C4 接在输出端。 EMI 滤波器能有效抑制单片开关电源的电磁干扰。图 4 中曲线 a 为不加 EMI 滤波器时开关电源上 0.15MHz~30MHz 传导噪声 的波形(即电磁干扰峰值包络线)。曲线 b 是插入如图 3(d)所示 EMI 滤波器后的波形，能将电磁干扰衰减 50dBμV~70dBμV。显然， 这种 EMI 滤波器的效果更佳。 

3 EMI 滤波器的技术参数及测试方法 3.1 主要技术参数 EMI 滤波器的主要技术参数有：额定电压、额定电流、漏电流、测试电压、绝缘电阻、直流电阻、使用温度范围、工作温升 T r、插入损耗 AdB、外形尺寸、重量等。上述参数中最重要的是插入损耗(亦称插入衰减)，它是评价电磁干扰滤波器性能优劣的主要 指标。插入损耗(AdB)是频率的函数，用 dB 表示。设电磁干扰滤波器插入前后传输到负载上的噪声功率分别为 P1、P2，有公式： AdB=10lg P1/P2 (1) 　 　 假定负载阻抗在插入前后始终保持不变，则 P1=V12/Z，P2=V22/Z。式中 V1 是噪声源直接加到负载上的电压，V2 是在噪声 源与负载之间插入电磁干扰滤波器后负载上的噪声电压，且 V2＜＜V1。代入(1)式中得到 　 AdB=20lg (2) 插入损耗用分贝(dB)表示，分贝值愈大，说明抑制噪声干扰的能力愈强。鉴于理论计算比较烦琐且误差较大，通常是由生产厂 家进行实际测量，根据噪声频谱逐点测出所对应的插入损耗，然后绘出典型的插入损耗曲线，提供给用户。 图 5 给出一条典型曲线。由图可见，该产品可将 1MHz~30MHz 的噪声电压衰减 65dB。计算 EMI 滤波器对地漏电流的公式为 　 ILD=2πfCVC(3) 式中，ILD 为漏电流，f 是电网频率。以图 1 为例，f=50Hz，C=C3+C4=4400pF，VC 是 C3、C4 上的压降，亦即输出端的对 地电压，可取 VC≈220V/2=110V。由(3)式不难算出，此时漏电流 ILD=0.15mA。C3 和 C4 若选 4700pF，则 C=4700pFX2=9400p 

F，ILD=0.32mA。显然，漏电流与 C 成正比。对漏电流的要求是愈小愈好，这样安全性高，一般应为几百微安至几毫安。在电子 医疗设备中对漏电流的要求更为严格。 需要指出，额定电流还与环境温度 TA 有关。例如国外有的生产厂家给出下述经验公式： I=I1(4) 式中，I1 是 40°C 时的额定电流。举例说明，当 TA=50℃时，I=0.88I1；而当 TA=25℃时，I=1.1511。这表明，额定电流值随 温度的降低而增大，这是由于散热条件改善的缘故。 3.2 测量插入损耗的方法 测量插入损耗的电路如图 6 所示。 e 是噪声信号发生器，Zi 是信号源的内部阻抗，ZL 是负载阻抗，一般取 50Ω。噪声频率范围可选 10kHz~30MHz。首先要在 不同频率下分别测出插入前后负载上的噪声压降 V1、V2，再代入(2)式中计算出每个频率点的 AdB 值，最后绘出插入损耗曲线。 需要指出，上述测试方法比较烦琐，每次都要拆装 EMI 滤波器。为此可用电子开关对两种测试电路进行快速切换。