EMI濾波器測試技術(shù)研究
在電子設(shè)備及電子產(chǎn)品中,電磁干擾能量可通過輻射性耦合或傳導(dǎo)性耦合進(jìn)行傳輸。在抑制電磁干擾信號的輻射干擾方面,屏蔽是有效的措施;在抑制電磁干擾信號的傳導(dǎo)干擾方面,EMI濾波器是十分有效的器件。由于EMI濾波器是抑制傳導(dǎo)干擾的重要器件,所以研究EMI濾波器的測試方法就變得十分重要。
l EMI濾波器的測試指標(biāo)
1.1 共模干擾和差模干擾
實際上EMI電源濾波器起兩種低通濾波器的作用:衰減共模干擾和衰減差模干擾。對任何電源線上的傳導(dǎo)干擾信號,都可以用共模和差模干擾信號來表示。并且可把L―E和N―E之間的共模干擾信號、L―N之間的差模干擾信號看作獨立的EMI源,把單相電源內(nèi)的L―E、N―E和L―N看作獨立網(wǎng)絡(luò)端口來分析EMI信號和有關(guān)的濾波網(wǎng)絡(luò)。圖1中,U1和U2為共模干擾信號,U3為差模干擾信號。
1.2 EMI濾波器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
圖2所示為單相電源濾波器的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。它是由集中參數(shù)元件構(gòu)成的無源低通網(wǎng)絡(luò),濾波網(wǎng)絡(luò)主要由兩只電感L1和L2,三只電容CX、CY1、CY2組成。如果把該濾波器一端接入電源,負(fù)載端接上被干擾設(shè)備,那么L1和CY1,L2和CY2就分別構(gòu)成L―E和N―E兩對獨立端口間的低通濾波器,用來抑制電源線上存在的共模EMI信號。此外,L1、L2又與CX構(gòu)成L―N獨立端口之間的低通濾波器,抑制差模干擾信號。
1.3 EMI濾波器漏電流性能測試
泄漏電流是指在250VAC的電壓下,相線和中線與濾波器外殼(地線)間流過的電流。它主要取決于接地電容(共模電容)的取值。較大的共模電容CY可以提高插入損耗,但卻造成較大的漏電流。泄漏電流的測試電路如圖3所示:
1.4 EMI濾波器耐壓性能測試
為確保電源濾波器的性能以及設(shè)備和人身安全,必須進(jìn)行耐壓測試。耐壓測試是在極端工作條件下的測試。若CX電容器的耐壓性能欠佳,在出現(xiàn)峰值浪涌電壓時,可能被擊穿。它的擊穿雖然不危及人身安全,但會使濾波器功能喪失或性能下降。CY電容器除了滿足接地漏電流的要求外,還在電氣和機(jī)械性能方面具有足夠的安全余量,避免在極端惡劣的環(huán)境條件下出現(xiàn)擊穿短路現(xiàn)象。故線一地之間的耐壓性能對保護(hù)人身安全有重要意義,一旦設(shè)備或裝置的絕緣保護(hù)措施失效,可能導(dǎo)致人員傷亡。
1.5 EMI濾波器的性能評定
EMI電源濾波器在使用時考慮最多的是額定電壓及電流值、耐壓性能、漏電流三項,而其中最主要的評定性能為濾波器的插入損耗性能。
EMI電源濾波器對干擾噪聲的抑制能力用插入損耗I.L.(Insertion Loss)來衡量。插入損耗定義為:沒有濾波器接入時,從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P1和接入濾波器后,從噪聲源傳輸?shù)截?fù)載的功率P2之比,用dB(分貝)表示。
2 EMI濾波器的頻域測試
測試標(biāo)準(zhǔn)的確定為電源EMI濾波器的各項指標(biāo)提供了統(tǒng)一的衡定依據(jù)。其中最主要的測試項目為濾波器頻域上的插入損耗測試
2.1 插入損耗的標(biāo)準(zhǔn)測試
在標(biāo)準(zhǔn)測量法中規(guī)定,在50Ω~75之間的任一阻值的系統(tǒng)內(nèi)測試它的插入損耗特性。測試原理如圖4所示。
實際測試時,常常利用屏蔽室來測試濾波器的插入損耗,測試圖如圖5所示。
2.2 插入損耗的加載測試
在EMI濾波器產(chǎn)品中,由于使用不合適的材料,共模扼流圈不可能保證完全對稱會導(dǎo)致磁環(huán)的飽和,同時寄生差模電感也可能產(chǎn)生磁環(huán)的飽和,使得濾波器的實際使用情況與廠家提供數(shù)據(jù)有很大差距,因此必須對濾波器采用加載測試。
3 EMI濾波器的時域測試
一般地,對于EMI電源濾波器我們只關(guān)心它的常規(guī)性能及頻域抑制性能。而對于EMI信號線濾波器,由于傳輸線本身就會產(chǎn)生一定的電磁干擾,所以測試信號必然會產(chǎn)生一定的衰減。這時,我們就要對其進(jìn)行時域傳輸性能上的測試。
使用50kHz的方波對電容值為8000pF的濾波插針進(jìn)行濾波,發(fā)現(xiàn)其時域的上升沿和下降沿有明顯的變化。頻域上,經(jīng)過濾波后,方波信號的高頻分量被濾除。
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