电源滤波器的基本应用原理是什么？详细分析

一、什么是电源滤波器?电源滤波器又称“电源EMI滤波器”或者“EMI电源滤波器”，这是一种由电容、电感和电阻组成的滤波器，是滤波器的一种。它的作用是：对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到所需要的有效信号。

它是一种无源双向网络，一端是电源，另一端是负载，因此是一种阻抗适配网络，主要是针对电源端口电磁骚扰的特点而设计，电源滤波器一般都设计为低通式，作为电子产品，工作的可靠性是它重要的特点，由于电磁噪声存在使得电子产品受到其他设备的干扰导致工作异常。对于任何电源线上高频传导骚扰信号，都可以用差模干扰信号和共模干扰信号来描述。差模干扰在两传输导线之间流动，属于对称性干扰;共模干扰在传输导线与地之间传输，属于非对称性干扰。

二、电源滤波器原理如下图是电源滤波器典型电路图，其中：C1、C2是差模电容器，一般称为X电容，电容容量很多时候选择在0.01μF到0.47μF之间;Y1和Y2是共模电容，一般称为Y电容，电容量不宜过大，一般在几十纳法左右，选的太大容易引起漏电;L1为共模扼流圈，它为同向绕在同一个铁氧体环上的一对线圈，电感量约为几毫亨，对于共模干扰电流，两个线圈产生的磁场是同方向的，共模扼流圈表现出较大的阻抗，从而起到衰减干扰信号的作用;而对于差模信号，两个线圈产生的磁场抵消，因此不会影响到电路的性能。需要注意的是这是一级滤波器电路，如果想要效果得到更好可以采用二级滤波。

三、电源滤波器性能指标判断一个电源滤波器优劣就要了解电源滤波器有哪些性能指标，电源滤波器的主要参数有：额定电压、额定电流、漏电流、绝缘电阻、耐压值、工作温度、插入损耗等。其中最重要的是插入损耗，插入损耗经常用“IL”来表示，有时候也称插入衰减，这项指标是价电源滤波器性能优劣的主要指标，通常用分贝数或频率特性曲线来表示。它是指滤波器接入线路前后，测试信号从电源端传到负载端的功率比或端口电压比。分贝数越大，说明抑制干扰的能力就越强。例如插入损耗有些可以用50欧姆测试系统测试，如下图是某电源滤波器插入损耗图

四、如何选择因此选购电源滤波器时候，要充分考虑相数、额定电压、额定电流、漏电流大小、认证、体积以及形状、插入损耗等，额定电压/电流要符合产品所需，漏电流不能选择太大的，选择有相关认证体系的电源滤波器，体积和形状根据实际来决定，插入损耗选择抑制能力强一点的等等。

除了这些还需要根据实际需要，例如有些电源滤波器是军用级的有些是工业级的，有些是家庭设备专用，有些是变频器专用，有些是医疗设备专用......只有确定了使用对象才能选择好适合自己的电源滤波器，其实只要基本条件满足的话，很多时候都是考虑价格成本的问题。

电磁干扰两种途径

第一种是传导干扰：当工作电流在不允许范围内波动过大致使局部电网上电压不稳定，最终影响本地电网的设备工作;

第一种是辐射干扰：设备中工作电流或者电压的波动变化产生电磁辐射，影响到其它设备的工作。

电磁干扰的影响很大，一般会使设备闪屏或者其他异常现象，设备的性能得不到很好的体现，有时候还会死机，甚至不能正常工作，电源滤波器在这方面起到重要作用。

电磁干扰三要素：发生源、传播路径、接收源

抑制电磁干扰，一种是加电源滤波器，这是从传播路径着手，电源滤波器最基本的作用就是抑制传导干扰，提高对副射干扰的抑制能力;另一种是加屏蔽装置，这是从接收源本身着手，屏蔽装置主要是针对辐射干扰，既防止本身电磁波的外泄而造成新的干扰源，又避免受到外来辐射的干扰，这好比加湿器的震荡源，一般都有固定的震荡频率，只要加以屏蔽罩就就可以减少电磁干扰对其他部分的影响，甚至避免形成天线效应。

电源滤波器的原理：电源滤波器原理是使滤波器的阻抗与干扰源的阻抗不匹配，从而使干扰信号沿干扰源进来的方向反射回去，从而降低干扰源的影响，电源滤波器是由 LC 网络组成。

电源滤波器原理组成电路

L1为共模电感，它的上下为一对共模电感线圈，这两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制反向)。这样，当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼);当有电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。

Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间(L-E，N-E)的电容，一般是成对出现，如图Y1和Y2，基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般是nF级，Y电容抑制共模干扰。

滤波电路

电源滤波器原理组成电路

共模电感

这两个线圈产生的磁场相互加强，对外呈现出的总电感明显加大，这样对称干扰分量就被相线与零线之间的X2电容 大大抑制了，电源滤波器在使用时必须安装在电源的输入端，也就是把电源滤波器串入电网和设备电源线之间。现在电源滤波器都集成化以及模块花化。

电源滤波器

有些电源滤波器有两级电路，这样效果相对更好

二级滤波电路

电源滤波器主要参数

①工作电压：滤波器能安全工作的稳定电压。单相电的滤波器的工作电压一般为 250V ，而三相电的工作电压为 420V ;

②插入损耗 ：由于电源滤波器串接电网和设备电源线之间，而电源滤波器作为一种无源网络，势必造成电压的跌落，这就导致由电源滤波器引起的插入损耗。 因此,滤波器的插入损耗 A通常是在设备不工作时用 50Ω 的电阻为测量，然后作出衰减曲线，对于不同的干扰源和具体设备，实际的损耗曲线可能会存在较大的差异，因此，一个滤波器是否能有效地抑制具体电网上的干扰，要经过实际测量后才能断定。，从而选择出适合自己的滤波器;

③工作电流 ：允许的工作电流和工作温度有一定的关系，一般的滤波器只给出室温( 20 ℃ )下的值，有时也给出某个较高温度( 40 ℃ 或 45 ℃ )下的值，参数可参照实际实物;

④漏电流 ：由于在相线和零线之间有X2电容器存在，当电源接通时，电流就会通过电容器流入地端，这就导致漏电流的存在。