1 引言
電磁干擾濾波器（emi filter）是近年來被推廣應用的一種新型組合器件。它能有效地抑制電網噪聲，提高伺服系統和電子設備的抗干擾能力及系統的可靠性，可廣泛用于電子測量儀器、計算機機房設備、開關電源、測控系統等領域。本文介紹的就是一種開關電源的emi濾波器設計。
2 濾波器設計
根據直流電機伺服驅動開關電源系統的特點，本設計中的emi濾波器采用雙級lc網絡設計，雙級lc網絡插入開關電源電路中的位置如圖1所示。
圖1 lc網絡在開關電源電路中的位置
圖2 雙級lc網絡
假定直流電源側為低阻抗電壓源us，dc/dc變換器輸入端為高阻抗電流源i(t)。那么lc濾波器只能選擇“”型結構，最簡單的雙“”級lc網絡如圖2所示。其頻域傳遞函數為：
（1）
由于lc網絡諧振時,會產生很大的電流(電壓)峰值，這個網絡有３個頻率點的諧振峰值是必須限制的，否則,會產生更大的emi。限制這3個頻率點的峰值是設計這個濾波器的主要指導思想。這3個頻率點分別是:
第一級濾波器的諧振頻率：f1=
（2）
第二級濾波器的諧振頻率：f2=
（3）
第3個頻率點就是dc/dc變換器的開關頻率f。
下面具體討論濾波器設計方法，即選取lc網絡中元件參數的方法：
由上面3個式子，3個頻率點對應的傳遞函數的幅值分別為：
（4）
（5）
（6）
元件參數選取方法討論如下：
為了限制f1點的諧振峰值，要求插入衰減20logh1=
20logc1/c2＜0,即c1/c2＜1。根據經驗,它們的比值范圍為:
（7）
為了限制f2點的諧振峰值，同理選取：
（8）
為了限制f點的諧振峰值，要求
，即：
（9）
元件參數選取步驟歸納如下：
（1）由式(7)～(9)確定了比值，這樣只有二個參數是獨立的；
（2）由于濾波器負載側（開關電流i(t)側）諧波分量較大，c2應選一個大容量電容器;
（3）由（1）、(2)步結果代入式(9)，就可以確定另一個獨立參數;
（4）由直流側電源us確定電容器額定電壓值uce≥2us。
例如：若開關電源開關頻率f =50khz，us=24v，由上述參數選取原則，選取二組參數如附表所示。
附表 元件參數
3 emi濾波器的技術參數及測試方法
3.1 主要技術參數
emi濾波器的主要技術參數有：額定電壓、額定電流、漏電流、測試電壓、絕緣電阻、直流電阻、使用溫度范圍、工作溫升tr、插入損耗adb、外形尺寸、重量等。上述參數中最重要的是插入損耗（亦稱插入衰減）,它是評價電磁干擾濾波器性能優劣的主要指標。
插入損耗（adb）是頻率的函數，用db表示。設電磁干擾濾波器插入前后傳輸到負載上的噪聲功率分別為p1、p2,有公式：
（10）
假定負載阻抗在插入前后始終保持不變,則
，
。式中v1是噪聲源直接加到負載上的電壓,v2是在噪聲源與負載之間插入電磁干擾濾波器后負載上的噪聲電壓，且v1<<v2。代入式(10)中得到:
（11）
3.2 插入損耗的測量方法
插入損耗用分貝（db）表示，分貝值愈大，說明抑制噪聲干擾的能力愈強。測量插入損耗的電路如圖3所示。us是噪聲信號發生器，zi是信號源的內部阻抗，zl是負載阻抗，一般取50ω。噪聲頻率范圍可選10khz～30mhz。首先要在不同頻率下分別測出插入前后負載上的噪聲壓降v1、v2，再代入式(11)中計算出每個頻率點的adb值，最后繪出插入損耗曲線。
圖3 測量插入損耗的電路
4 結束語
實驗結果表明本文設計的lc雙級濾波器具有濾波效果好、結構簡單、價格便宜、實用性強等特點。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
