电感和EMI滤波

我们谈过了电路中的稳压技术，也就是滤波技术。其中电感滤波这块儿并没有太多的被提及。那么很多人对于电感在滤波中的作用便变得很陌生了。其实在讨论电源技术的时候，我们之所以不太提及电感，是因为我们整流后的电压信号的频率是50Hz。什么意思呢？就是说它是一个低频的范畴。而电感对于低频不感冒，所以在那会儿电感似乎销声匿迹了。     但是我们知道，由于电感的特性，它对高频信号有特殊的狙击作用。所以在滤波电路中电感也会大显身手的。为了提出一个电感喜欢工作的场所，我们先介绍一下EMI这个概念。     EMI是电磁干扰，它的概念比较宽泛。像射频干扰（RFI），高频连续波的辐射，传导干扰等。还有各种电磁脉冲的干扰也是要加以考虑的。其实EMI就是电磁污染，与水污染是一样的，当然遭到人们的痛恨。那么它从哪里产生呢？我们可以这样说，有电的地方就有它，这也是人们在做PCB板是拐线都尽量不是直角的原因。只是EMI的强弱不尽相同罢了。哪里的电子设备发出的EMI最强？当然是军方作战时对敌进行电子压制的设备了。     EMI干扰的传播以辐射和传导两种方式进行。能量通过磁场或者电场耦合，以电磁波的形式传播成为辐射传播；而EMI能量通过电源线、数据线、公共地线等产生或接受，被称为传导方式。而我们人类在与EMI抗争的过程中主要使用了三大法宝：屏蔽、接地、滤波。比如在一台血液细胞分析仪中，阻抗法测血小板这个模块是被一个金属盒严密包裹起来的。为什么？来一个EMI就会导致阻抗测量电路瘫痪；而我们在拆装各类机器时，经常会看到各种各样的内部接地线，就是经常有一根线莫名其妙的用螺丝固定在机器的金属外壳上，这就是通过接仪器的地来防止EMI的干扰；而滤波技术是抑制传导干扰最有效和最经济的手段。由于各种干扰在系统接口处最为严重，所以EMI滤波器经常插入到系统电源线的入口处。                                我们经常会在一些仪器上看到类似的东西，这就是EMI滤波器。像一些比较精密的大型电子设备或者UPS之类的东西，它的电源入口一般都有这个滤波器。那它里面主要是什么呢？其实很简单，一般情况下，都有电感。主要要c型，是由纯电容组成的（太幼稚）。L型（一个电感、一个电容）、T型（两只电感、一个电容）、π型（一个电感、两只电容）、双π型（对称绕在同一磁芯上的两个电感、两只电容）等。很花是吧，眼花缭乱，但是记住两点：第一、元件越多，成本越高，所要保护的机器越珍贵；第二、电容擅长狙击低频，电感擅长狙击高频。     这里有一个常见的EMI滤波电路：             这个EMI滤波器的组成元件主要就是L1与L2、C1与C2、C3与C4，有人一看到这个图，觉得C3和C4怪怪的，好像和EMI滤波器的整体形状格格不入，其实这里还有一个概念，叫做差模和共模。这个概念太简单，此处不赘述。我们的电磁干扰虽然是一种污染，但本质上也是一组信号，所以既有共模的也有差模的。前面的对称结构对付共模是心有余而力不足，因为共模的干扰信号需要靠接地才能将其导走。所以就有了面前的这个形状了。     元件数值的取值非常的和谐，L1=L2,C1=C2,C3=C4。通常L1和L2对称的绕在同一磁芯上，其实就成了一个1：1的变压器。由于磁性产生的磁性相互补偿，从而能避免磁通饱和。不过对于共模信号来说，这两个线圈产生的磁场是相互加强的，因此共模干扰在通过这里的时候会非常的吃力，以至于被完全狙击。L1和L2对共模干扰信号呈现高阻抗，而对差模信号和电源电流呈现低阻抗，为什么？因为差模产生的感抗会被相互抵消。L1和L2这样就保证了对电源电流的衰减很小，而同时又抑制了电流噪声。     常说人往往一厢情愿，这话不假。在接受上文的这些观念时，人人都在想EMI滤波器果然可以保护我心爱的机器，但从来不会想到，由于EMI的对称性，所以将你心爱的设备看做污染源时，EMI滤波器对于外网的安宁也起到了保护作用。你会说，我心爱的设备怎么是污染源呢？如果你还持有这个疑问的话，返回到本文的第三段吧。              不管怎样，EMI是要在电路中起作用的，这就需对元件的取值依照负载做出一个精确的估计，更多的EMI资料可以参考一下链接。