1999年10月
磁 性 材 料 及 器 件 ·23·
抗 EM I 滤波器设计与应用原理
吴雪予
( 中国西南应用磁学研究所 四川绵阳 621000) ( 浙江天通电子股份有限公司 浙江海宁 314412)
摘 要 铁氧体软磁材料用于电磁兼容性设计具有优良的电磁性能和价格优势. 本文从
噪声滤波器原型出发着重讨论了噪声滤波器设计和应用原理, 简化和推导了扼流圈电感计算公 式, 提出了材料优值 ( K 值) 概念. 作为实例, 利用电感计算公式和材料 K 值曲线计算了几种管 形磁心阻抗, 结果与实测值相符. 此外, 文中提出了噪声失配概念作为噪声滤波器 ( 扼流圈) 应用 的理论基础.
关键词 电磁干扰 电磁兼容 (EM C ) 性 噪声滤波器 材料 K 值 噪声失配
1 引言
由于诸如电脑以及移动电话之类的电 子设备不断增加, 科学, 医疗, 工业机器, 机 动运输设备点火装置对那些工作在其附近 的电子设备的电磁干扰 ( EM I) 已成为一种 日益严重的环境污染. 解决 ( 降低) 电磁污染 或提高电子设备抗拒电磁污染能力的有效 办 法是采用电磁兼容性 ( EM C ) 设计. 本文 主要介绍在电磁兼容性设计中广泛使用的 噪声滤波器设计方法及应用原理.
代表储能部分.R ,X L 都是频率的函数. 图 2是 N iZn 铁氧体磁心阻抗频率特性曲线. 采 用串联等效电路, 扼流圈阻抗为
图1 噪声滤波器原型
2 噪声滤波器原型
噪声滤波器一般采用图 1 所示的结构. 设 S 为源, Z A 为源阻抗, 则插入损耗由下式 计算: L I = 20 l [ (Z A + Z B + Z F ) (Z A + Z B ) ] ( 1) g 式 中, Z B 为负载阻抗, Z F 为铁氧体磁心电感
( 扼流圈) 阻抗, Z F =
R + X L ,X L= Ξ . L
2 2
铁氧体磁心阻抗是个复数, 实部 R 由其 复数磁导率虚部 ∧" 决定, 代表磁心损耗部 分; 虚部 X L 由其复数磁导率实部 ∧' 决定,
Ξ 收稿日期: 1999204212
图2 N iZn 材料阻抗频率特性
Ξ
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 J M agn M a ter D evices ·24· Z F = R + jX L , X L = Ξ , L Z F =
R + XL
2 2
V o l 30 N o 5
可以看出, 频率低于100M H z 时扼流圈
阻抗 Z F 主要由电感提供; 频率高于100M H z 之后, 扼流圈阻抗中电抗分量下降, 磁心损 耗增加, 扼流圈阻抗 Z F 主要由磁心有效电 阻提供. 插损计算实例: 为简单计, 设源阻抗和 阻抗 Z F = 5008 , 则滤波器插损: L I = 20 lg [ ( 1+ 1+ 500) ( 1+ 1) ]= 48 (dB ) 如果 Z A, B ν Z F , 上式可简化为 Z L I = 20 lg [ Z F ( Z A + Z B ) ] 负载阻抗都为18 , 即 Z A = Z B = 18 , 扼流圈 抗 EM I 滤波器通常具有低通特性, 所以上 述简化符合实际情况.
图3 滤波器完整结构
式得 在工作频率足够低或者小于材料谐振 频率的情况下, 如果忽略磁心损耗, 则磁心 在线路中提供的阻抗为 Z = Ξ = Ξ∧iL 0 = L 4. 6∧0 K N 2H ln (D d ) ×10- 9 ( 5) Z = Ξ = Ξ∧iL 0 = L 2 K ∧0N C 1 ( S I 制) 率变化曲线.
( 7)
L = ∧iL
0
( 4)
3 扼流圈阻抗计算
下面以单匝管型磁心为基础首先推导
一个扼流圈阻抗计算公式, 然后, 通过公式
应用举例说明抗 EM I 器件设计计算的一般 方法.
3. 1 单匝管型磁心
扼流圈阻抗 Z F 由单匝磁管构成, 图3为 滤波器完整结构. 图中磁管作为电抗器 ( 扼 流圈) 对噪声提供抑制. 设扼流圈低频损耗 可以忽略, 则阻抗
Z F = Ξ = 2∏ L L f

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