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1、EMC中的滤波电路中的滤波电路 V20130308 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路 1、滤波的概念与作用 2、滤波器的分类 目的 意义 组成元件 信号频率 2、滤波器的分类 3、滤波电路与应用 4、误区与注意事项 信号特征 电路结构 电源滤波 信号滤波 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路 1、滤波的概念与作用 2、滤波器的分类2、滤波器的分类 3、滤波电路与应用 4、误区与注意事项 广州致远电子 概念概念 所谓滤波是指让某个频率范围里的信号通过，而阻止其它频率信号通过。即，将信号 中特定波段频率的信号滤除。 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波的概念和作用滤波的概念和作用
2、 滤波 图1 高频噪声滤除示意图 广州致远电子 作用作用 滤波的主要作用是让有用信号尽可能无 衰减的通过，对无用信号尽可能大的抑制。 实际上滤波效果不可能为100%，滤波 器对无用信号的抑制或衰减程度越大，滤波 效果越好。 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波的概念和作用滤波的概念和作用 效果越好。 滤波是双向的，包括抑制外部信号对设 备的干扰和抑制产品内部产生的噪声干扰外 部设备。 耦合去耦网络就是一个滤波器，如右图 用于传导骚扰测试的LISN。 图2 线性阻抗稳定网络（LISN） 广州致远电子 造成干扰的三要素：干扰源，传播路径，敏感终端。 抑制干扰的方法：降低干扰源，切断传播路径，提高敏感
3、终端抗干扰能力。 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波的概念和作用滤波的概念和作用 滤波滤波、屏蔽 图3 干扰的三要素与滤波 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路 1、滤波的概念与作用 2、滤波器的分类2、滤波器的分类 3、滤波电路与应用 4、误区与注意事项 广州致远电子 按组成元件分类按组成元件分类：无源滤波器、有源滤波器。 a) 无源滤波器无源滤波器 仅由无源器件(R、L 和C)组成，利用电容和电感的电抗随频率变化的原理。 优点优点：电路比较简单，不需要直流电源供电，可靠性高； 缺点缺点：通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，体积和重量都比较大，在低频 域不适用。 EMC中的滤波
4、电路中的滤波电路滤波器的分类滤波器的分类 域不适用。 图4 无源滤波器 广州致远电子 b) 有源滤波器有源滤波器 由无源元件(一般用R和C)和有源器件(如集成运算放大器）组成。 优点优点：通带内的信号不仅没有能量损耗，而且还可以放大，负载效应不明显，可级联 的构成高阶滤波器，并且滤波器的体积小、重量轻； 缺点缺点：受有源器件(如集成运放）的带宽限制，需直流电源供电，可靠性低，不用于高 压、大电流环境中。广泛应用于音频处理、工业测控等领域。 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波器的分类滤波器的分类 有源滤波器实际上有源滤波器实际上 是一种具有特定频是一种具有特定频 率响应的放大器率响应的放大器 图
5、6 图5所示滤波器的幅频曲线 图5 有源滤波器原理图 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波器的分类滤波器的分类 按信号频率分类按信号频率分类：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF） 和带阻滤波器（BSF）。 图7 理想滤波器的幅频曲线 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波器的分类滤波器的分类 图8 实际滤波器的幅频曲线 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波器的分类滤波器的分类 按电路结构分类按电路结构分类：电容输入式（电容器C接在最前面）、电感输入式（电感器L接在最 前面）。 图9 滤波器的电路结构示意图 广州致远电子 EMC中的滤
6、波电路中的滤波电路滤波器的分类滤波器的分类 源阻抗（Zs）电路结构负载阻抗（ZL） 高高 表1 滤波结器结构对应的源、终端阻抗 高低 低反高 低T低 电容与高阻抗并联电容与高阻抗并联 电感与低阻抗串联电感与低阻抗串联 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波器的分类滤波器的分类 按信号特性分类按信号特性分类：共模滤波器、差模滤波器。 a) 共模滤波器共模滤波器 滤除位于电源线或信号线与大地之间的噪声。 b) 差模滤波器差模滤波器 滤除位于电源线之间、信号线之间的噪声。 差模差模 共模共模 滤除位于电源线之间、信号线之间的噪声。 图10 共模、差模噪声示意图 广州致远电子 EMC中的滤波
7、电路中的滤波电路 1、滤波的概念与作用 2、滤波器的分类2、滤波器的分类 3、滤波电路与应用 4、误区与注意事项 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 电源滤波 开关电源 线性电源 信号滤波 线性电源 时钟信号 接口电路 复位信号 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 电源滤波 信号滤波 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 a) 开关电源的优开关电源的优、缺点缺点 优点优点：开关电源体积小、效率高等。 缺点缺点：存在EMI问题，增加了产品的设计难度。 b) 电源方案的选择电源方案的选择
8、 对于低压小功率，效率无严格要求的供电，选择线性电源； 对于输入、输出电压差较大，功率高，效率有严格要求的供电，选择开关电源； 对于多种供电规格的系统，可考虑选择开关电源与线性电源的组合方案，如图11。 电源还必须具备一定的抗干扰能力。 图11 开关电源与线性的组合方案 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 c) 开关电源的噪声抑制开关电源的噪声抑制 图12 反激式开关电源原理图 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 d) 电源滤波器的双向性电源滤波器的双向性 抑制来自外部的干扰和衰减系统内部产生的噪声。 图13 电源滤波
9、器的双向性示意图 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 电源 负载 FUSE e) 电源接口滤波电路电源接口滤波电路 差模电容 电源 负载 共模电感共模电容 图14 电源接口滤波电路 VDR 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 LK约为LCM的0.5%1% 共模等效电路 差模等效电路 CY 2 1 图15 电源接口等效电路 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 图16 开关电源的差模与共模干扰示意图 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 元件参数选择
10、其它要求图片 FUSE UL：In=Ir/0.75 ICE：In=Ir In：保险丝额定电流 Ir：电路工作电流 额定电压大于电路工作电压， 实际保险丝的选取需考虑浪涌 和工作温度。满足认证要求。 表2 器件参数选择 CX X2或X1类电容 0.1uF、0.22uF(R4.54M) 0.33uF(R3.03M) CX大于0.1uF，需并联放电电 阻R，满足RC1，满足认证要 求。 CY Y2或Y1电容 2200PF、3300PF、4700PF 满足安规漏电流要求（IT类为 3.5mA），安规认证。 MOV 直流：V1mA2.0VDC 交流：V1mA2.2Vrms 满足认证要求（最新IT认证 6
11、KV/3KA） LCM常用电感量：110mH 额定电流大于工作电流 电流密度：610A/mm2 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 输入与输 出耦合 输入线过长 f)滤波器的安装滤波器的安装 出耦合 接地不良 图17 滤波器错误安装示意图 接地不良 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 图18 滤波器正确安装示意图 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 g) 电源接口电路布局电源接口电路布局 图19 电源接口电路布局示意图 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波
12、电路与应用 电源滤波 信号滤波 广州致远电子 a) 复位信号复位信号 复位电路主要功能主要功能： 1、必须保证系统可靠的进行复位； 2、必须具有一定的抗干扰的能力。 复位信号的两个指标指标： 、复位阈值电平； 、最小复位时间。 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 1、复位阈值电平；2、最小复位时间。 复位发生的条件条件： 复位信号电平达到复位阈值，且满足最小复位时间才会触发电路复位。 复位信号的滤波方法滤波方法： 1、复位信号电平远离复位阈值；2、复位时间小于最小复位时间。 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 四种复位电路四种复位电
13、路 (1)微分型复位电路; (2)积分型复位电路; 比较器型复位电路(3)比较器型复位电路; (4)看门狗型复位电路。 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 R C Reset A B 积分型复位 )e-(1* RC -t AB UU 积分积分、微分复位电路及应用微分复位电路及应用 GND R C Reset GND A B 微分型复位 工程上一般认为工程上一般认为3RC完成过渡完成过渡 RC -t e* AB UU 图20 积分、微分型复位原理 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 R Reset VCC S C VCC
14、 D 积分型、低电平 复位电路 微分型、高电平 复位电路 放电二极管放电二极管D：电源断电后，电容通过二极管D迅速放电，待电源恢复时，实现上电 自动复位。 S C GND R Reset GND D 图21 积分、微分型复位电路的应用 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 复位线的布局与硬件滤波复位线的布局与硬件滤波 复位信号走线尽可能短； 远离PCB边缘和高速信号（如时钟）、通信接口信号（如CAN等）； 在靠近芯片的复位管脚增加旁路电容（1100nF）。 在靠近芯片的复位管脚增加旁路电容（1100nF）。 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电
15、路与应用滤波电路与应用 表3 BCI试验条件 案例一案例一 【汽车仪表BCI试验复位】 某汽车仪表，在进行BCI测试时，出现异常，表现为试验时仪表出现复位现象。 试验标准ECE 10.3、ISO11452-4-2005 试验频率1400MHz 试验等级50mA 试验方法替代法（电流钳距离组合仪表为15cm） 表3 BCI试验条件 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 线束 仪表 BCI抗扰度试验是一种典型的 共模干扰，共模电流通过电流注 电流注入钳 图22 汽车仪表的BCI试验现场 共模干扰，共模电流通过电流注 入钳耦合至仪表的线束上，并经 由线束传导进入仪
16、表内部电路， 造成干扰。 广州致远电子 经实验确认，由于复位信号(RST)出现异常，导致仪表复位。 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 图23 汽车仪表电源部分原理图 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 CAN_H、CAN_L线宽为0.3mm，RST 信号线宽为0.4mm ，CAN_H信号线与 RST信号线线间距仅0.45mm，间距不 满足3W原则（两线间距是传输线线宽W 的3倍），容易产生串扰。 复位线(RST)与通讯线 (CAN)近距离平行走线 图24 复位线(RST)与通讯线(CAN)PCB图 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤波电路与应用 在复位线上靠近芯片的复位 图25 仪表PCB视图 在复位线上靠近芯片的复位 管脚增加旁路电容(0.1uF)后通 过测试。 广州致远电子 EMC中的滤波电路中的滤波电路滤波电路与应用滤
