因为有害的电磁干扰的频率要比正常信号频率高得多,所以电磁干扰滤波器是通过选择性地阻拦或分流有害的高频来发挥作用的。基本上,电磁干扰滤波器的感应部分被设计作为一个低通器件使交流线路频率通过,同时它还是一个高频截止器件。
电磁干扰滤波器的其他部分使用电容来分路或分流有害的高频噪声,使这些有害的高频噪声不能到达敏感电路。最终结果是,电磁干扰滤波器显著降低或衰减了所有要进入或离开受保护电子器件的有害噪声信号。
共模和差模噪声
传导型电磁干扰主要分为两种类型:共模噪声(CMN)以及差模噪声(DMN)。共模噪声又称为非对称噪声或线路对地的噪声,在交流输入的两端(输电线和中线)都存在这种噪声,两者对地的相位保持同相。
共模噪声的电流在两个输电线上以相同的方向流动并通过地线返回。共模噪声可以通过在电磁干扰滤波器中放置与每条输电线串联的电感并在两个输电线和地之间使用Y电容进行连接来予以抑制。
差模噪声又称为正常型、对称噪声或线路间噪声,它存在于交流线路和中性导线中,二者相位差为180°。差模噪声的电流沿着一条交流线流出,并沿着另一条交流线返回。在地线中不存在差模噪声电流。
差模噪声可以通过在电磁干扰滤波器中使用X电容进行抑制,电容连接在输电线(输电线和中线)之间,对差模信号起到高频分流的作用。在差模噪声非常大的情况下,可能需要增加差模抑制电感。有些混合型电感所包含的线圈可以同时抑制共模和差模噪声。
寄生噪声
寄生噪声与电路中意外产生或传输的电噪声(共模噪声和差模噪声)有关。例如,安装在PCB上的开关型半导体器件或带有细小绝缘体的散热片可能会包含少量的寄生或杂散电容元件。
这些在高频处被忽视的杂散电容元件,或者其带有非常快速的开关脉冲上升和下降时间,会促进寄生噪声向电路或系统中其他部分的传输和耦合。这一点适用于所有的电子元件。
例如,在变压器的线圈之间存在无法完全消除的少量电容元件。同样,在电容和印刷电路的线路内部,在高频处会存在很小的电感元件,它们会导致有害的寄生噪声在点与点之间传播。寄生噪声是开关型电源以及许多电子OEM产品中共模和差模噪声的一种主要形成因素。
图1 原理图
这张原理图显示了一种用于抑制传导型电磁干扰噪声的典型电磁干扰滤波器。在图1中,共模噪声是通过使用双重缠绕的环形电感来进行抑制的(LCM1和LCM2)。这些电感在单个铁芯上的缠绕方式使得它们对每条交流电线上的同相共模噪声表现出很高的阻抗。此外,Y电容(CY1和CY2)将高频共模噪声分流或分路到地。