一種EMI濾波器信號特性的分析研究

鄧發玉

摘要：本文介紹了一種EMI濾波器故障排查處理情況的分析研究方式，包括問題概述、故障查找與定位、原因及機理分析、采取的措施及驗證情況等，是EMI濾波器故障排查與故障處理的一種可行有效的方式，為指導EMI濾波器故障排除提供了一種可供參考的方法。

關鍵詞：EMI濾波器；故障定位；采取措施

中圖分類號：TN713 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0131-01

1 引言

EMI濾波器是一類特殊用途的濾波器，主要用來濾除導線上的電磁干擾。它的優點在于工作頻率范圍很寬，一般從幾十kHz到1GHz以上，EMI濾波器所連接的電路阻抗變化范圍很寬，主要用在干擾信號頻率比工作信號頻率高的場合[1]。

2 問題概述

測試組合在開機時，發現信號源在電源開關打開的狀態下，電源開關指示燈、信號指示燈均不亮且無信號輸出。

3 故障查找與定位

在故障出現后，用萬用表對信號源220V交流供電電源進行檢測，檢測電壓值為223V。因此，判斷出故障出現在信號源組合內部電源線路出現異常。

經打開機箱蓋板，對各模塊進行外觀檢查，發現電源模塊中與供電電源輸入端相連接的EMI濾波器殼體有灼黑的痕跡，經進一步檢查發現EMI濾波器殼體火線輸入端附近有直徑約5mm的孔洞。故障原因初步定位為EMI濾波器損壞，造成信號源供電異常，無法正常開機。電源開關前面電路框圖如圖1所示。

4 原因及機理分析

故障原因初步定位為EMI濾波器損壞，造成信號源供電異常，無法正常開機。EMI濾波器原理圖如圖2所示，EMI濾波器由直插電容和自制電感組成。

濾波器內部圖如圖3所示。

通過對EMI濾波器拆解，可以看到電路板火線輸入端附近焊盤、電路板已被燒毀、灼黑。而電路板火線輸出端上下板面雖有灼黑的痕跡，但電路板和焊盤沒有損傷。火線輸出端自制差模電感剝離硅橡膠后觀察表面無損傷，拆掉后輸入端輸出端導通且電感值正常，可以判定差模電感與故障無關。根據相同的方式，自制共模電感表面無損傷，導通與電感值正常，可以判定共模電感與故障無關。直插電容拆卸后表面無損傷，通過電容測試儀測量均無異常，說明直插電容均正常。

電路板與EMI濾波器殼體之間硅橡膠厚度非常薄，如圖3所示，且硅橡膠涂覆后有氣泡。由于電路板與EMI濾波器殼體之間硅橡膠很薄或有氣泡，非常容易發生電壓擊穿現象，當交流220V電壓通電瞬間，EMI濾波器電路板火線輸入端極易產生電弧、電暈，相當于火線與地相連，瞬間產生的大電流會把電路板火線輸入端焊盤、電路板燒毀，并產生極大熱量。由于電路板組件上部灌封的硅橡膠比較多，電路板燒毀瞬間產生的極大熱量無法從電路板上部凝固的硅橡膠釋放，熱量會沿電路板底部流動且EMI濾波器殼體比較薄，熱量會擊穿EMI濾波器殼體，從而達到能量釋放的過程，最終結果導致EMI濾波器殼體被擊穿，電路板底部和EMI濾波器殼體內部底面灼黑，EMI濾波器電路板火線輸入端燒毀。

因此，本次故障可定位為EMI濾波器殼體與EMI濾波器電路板組裝件之間硅橡膠太薄，且涂覆后有氣泡殘留。當有瞬間大電壓接通時，極易發生擊穿現象。

5 采取措施與驗證

5.1 采取的措施

確認失效原因后采取以下措施：

（1）重新更改EMI濾波器電路板設計，更改后火線零線焊盤與電路板邊緣最短間距1.6mm，保證焊盤與濾波器殼體壁絕緣良好。

（2）更改EMI濾波器組裝件裝配工藝，電路板與殼體之間添加麥拉片，麥拉片耐壓效果好，防止電路板與殼體之間被擊穿。

（3）將試驗驗證合格的EMI濾波器裝入信號源中，確保濾波器的性能良好。

5.2 驗證情況

重新制作的EMI濾波器裝配到信號源上，對直波信號源進行交變濕熱試驗和環境應力篩選試驗，試驗結果合格，整個過程中無異常情況發生。

6 結語

綜上所述，EMI濾波器損壞原因是EMI濾波器殼體與EMI濾波器電路板組裝件之間硅橡膠太薄，且涂覆后有氣泡殘留。通過更換試驗驗證合格的EMI濾波器，有效地防止此類事故再次發生。

參考文獻

[1]楊繼深.電磁兼容技術之產品研發與認證[M].電子工業出版社，2004.endprint