開關電源直流EMI濾波器的設計探討

解洪超

摘要：在現代生活中，開關電源發揮著重要的作用。為了保證開關電源的正常使用，需要應用到直流EMI濾波器。由于傳統技術方法的限制，現有的EMI濾波器在性能方面逐漸無法滿足人們的需求。為了推動開關電源的應用和發展，本文通過分析EMI濾波器在開關電源中的應用，研究了開關電源直流EMI濾波器的設計要求。以此為基礎，本文結合時代技術發展的特點，對開關電源直流EMI濾波器的設計工作進行了研究，并對其中的參數設定等進行了探討。這些研究對開關電源的應用和EMI濾波器的發展有著重要的意義，有很好的現實價值。

關鍵詞：開關電源；EMI濾波器；輸出阻抗

引言

開關電源作為一種重要的電能轉換裝置，在現代生活中扮演著重要的角色。由于開關電源功能的需求，人們在使用開關電源的過程中，需要同時使用EMI濾波器。因此，長期以來人們對EMI濾波器的研究發展都十分重視。經過多年發展，我國在EMI濾波器研究方面取得了比較好的成果，對開關電源的應用和發展有著重要的意義。

隨著時代的發展，新技術在越來越多的行業中得到了應用。人們也對傳統的技術設備提出了新的要求。我國現有的EMI濾波器在濾波性能等方面已經逐漸無法滿足人們的需求。為了推動開關電源和EMI濾波器的未來發展，在現有技術的基礎上推動新型EMI濾波器的設計逐漸成為了熱門研究課題。

本文擬通過分析EMI濾波器的應用價值和功能需求，對新型EMI濾波器的設計工作進行研究探討。

一、開關電源與直流EMI濾波器

直流EMI濾波器的應用對開關電源有著重要的意義。為了滿足開關電源對EMI濾波器提出的新的功能要求，需要分析EMI濾波器的在開關電源中的功能應用。

1.1 EMI濾波器在開關電源中的應用

開關電源又被稱為開關模式電源、交換式電源、開關變換器等，其是一種高頻華電能轉換裝置，基本功能是將標準電壓轉換成用戶所需要的電壓或者電流等。由于其功能特點，其內部一般包含不同形式的架構。由于目前的電網廣泛采用交流電，而許多電器則主要使用直流電。所以開關電源一般都具有將交流電輸出為直流電的功能。

與傳統的電源相比，開關電源存在著高效率、小體積等優點。但由于其工作特點，其內部晶體管需要進行頻繁的切換工作。在此過程中，開關電源會產生大量的噪聲和電磁干擾。如果不加入EMI濾波器，則會直接影響到其它電器的使用。

EMI濾波器全稱為電磁干擾濾波器，屬于低通濾波器的一種。目前EMI濾波器的設計發展已經比較成熟，常用的EMI濾波器通常采用串聯電抗器和并聯電容器組成，基本功能是允許設備正常工作時的頻率信號進入設備，而對干擾信號有比較大的阻礙作用。考慮到電網交流電的頻率比較低，因此EMI濾波器通常都被設計為低通濾波器。

EMI濾波器的應用可以有效消除開關電源在應用過程中產生的電磁干擾問題，對于提高開關電源的功率因數等也有很重要的作用。隨著時代的發展，人們對開關電源直流EMI濾波器提出了新的設計要求。

1.2 開關電源直流EMI濾波器設計要求分析

目前人們對開關電源直流EMI濾波器的設計要求主要包括：

首先，直流EMI濾波器不能夠對電源的負荷能力產生比較大的影響。EMI濾波器在應用的過程中，本身就會消耗一定的電能。如果濾波器的結構設計不合理，會直接影響到開關電源的電能供應。因此，人們需要EMI濾波器在保證濾波功能的同時，不會明顯影響到開關電源的負荷。

其次，直流EMI濾波器對于直流分量的通過率要盡量提高。EMI濾波器應用的初衷是保證直流分量的通過，同時濾除高頻的干擾信號。但由于傳統技術方法的不完善，現有的EMI濾波器在應用過程中會導致部分直流分量的損耗。因此，新型的EMI濾波器應當盡量克服該方面的缺陷。

最后，應當努力提高直流EMI濾波器的濾波性能。部分EMI濾波器為了減小對開關電源的負荷的影響，也為了保證直流分量的通過，犧牲了部分的濾波性能。該類濾波器在應用的過程中依舊會對電器產生一定的干擾。因此，應當進一步提升EMI濾波器的濾波性能。

二、基于二端口網絡的開關電源直流EMI濾波器設計

為了滿足開關電源的未來發展需要，本文通過分析多方資料，設計了一種基于二端口網絡的開關電源直流EMI濾波器，并對濾波器中的參數設定進行了研究。

2.1 開關電源直流EMI濾波器的設計

目前，開關電源的種類已經比較豐富，包括單橋式、推挽式、全橋式等等。不同的開關電源的工作特點有所區別。但在EMI濾波器的應用方面，開關電源的原理則比較相似，如圖1所示：

在新型EMI濾波器的設計中，為了保證良好的濾波效果，需要盡可能地減小濾波器的輸入導納和輸出阻抗等。在理想情況下，需要兩者為0。為了保證低頻電流的通過性和阻止高頻信號，濾波器的反向電流增益和正向電流增壓應盡可能地高。在設計過程中，需要其保持為1。

通過上述結構的選擇，即可實現高效直流EMI濾波器的初步設計工作。進一步的設計需要完成其內部的參數設定。

2.2 開關電源直流EMI濾波器的參數設定

參數的設定也是影響到EMI濾波器濾波性能的重要因素。為了保證新型EMI濾波器的工作效率，本文通過分析相關資料，對EMI濾波器的參數設定工作進行了研究。

在EMI濾波器的參數設定中，主要需要考慮到的技術參數包括額定電壓、電流、測試電壓、直流電阻、插入損耗等等。這些參數對于EMI濾波器的濾波性能都有比較大的影響，特別是插入損耗。插入損耗是決定濾波器工作性能的主要指標。因此，插入損耗的測量和設定等一直是人們關注的重點。

為了滿足新型EMI濾波器插入損耗測量的需求，可以設計相應的電路，分別測試濾波器在插入前后的負載上的噪聲降壓。再通過相應的數據分析等，即可得到需要的插入損耗曲線。

三、結束語

EMI濾波器的應用對開關電源的發展有著重要的意義。本文通過分析EMI濾波器在開關電源中的應用功能，對其設計要求進行了研究。以此為基礎，本文結合時代技術發展的特點，對基于二端口網絡的直流EMI濾波器的設計工作進行了分析，對其中的參數設定進行了探討。這些研究對EMI濾波器的應用和開關電源的發展有很好的幫助。

參考文獻：

[1]俞斌.直流電機伺服驅動開關電源的EMI濾波器設計[J].電子產品世界，2007.

[2]俞斌.直流電機伺服驅動開關電源的EMI濾波器設計[J].電子測試，2007.

[3]李金，粟梅，楊文.開關電源直流EMI濾波器的設計及實現[J].電源技術應用，2004.