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开关电源EMI滤波器的正确选择与使用

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电源

开关电源EMI滤波器的正确选择与使用

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开关电源EMI滤波器的正确选择与½用
(连½½二)
额定电流与环境温度
EMI滤波器一般采用高导磁率½磁材料锰锌铁氧½,初始导磁率μi=700½10000,½其居里
点温度不高,优质的仅为130℃左右。导磁率越高,居里点温度越½,典型曲线如图10所示。
除特殊说明外,EMI滤波器说明书给出的额定电流均指室温+25℃的值;同样,给出的典型插入损耗
或曲线也均指室温+25℃的值。
随着环境温度的升高,主要由电感导线的损耗、磁芯损耗以及周围环境温度等原因导致温度高于室温,结
果难于确保插入损耗的性½,甚至烧坏滤波器。由于滤波电容的最高工½温度受到限制也是+85℃。我们应
该根据实际可½的最大工½电流和工½环境温度来选择滤波器额定电流。
10
居里点温度曲线
11
额定电流与温度的关系
工½电流、额定电流与环境温度之间存在如下关系:
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式中:Ip——容许的最大工½电流;
IR——室温+25℃时的额定电流;
Tmax——容许的最高工½温度,+85℃;
Ta——环境温度;
TH——室温(+25℃)。
也可用曲线表示(参见图11)。曲线表示Ip/IR∝Ta。
举例说明:+25℃
Ip=IR;+45℃
Ip=0.816IR;
+55℃
Ip=0.5IR;+85℃ Ip=0.0
因此,要根据工½温度来正确选择滤波器的额定电流;或者用改善滤波器的散热条件(工½环境)来确保
滤波器的安全½用。这样,滤波器务必安装在有散热½用的机架、机壳上,切忌安装在绝缘材料上。
3 耐压、泄漏电流与安全
3.1
耐压与安全
由于EMI滤波器安装在AC电½的输入端,所以除了承受开关电源(滤波器的负½½)产生的尖峰脉冲干
扰电压外,还要承受来自电½的浪涌电压(电流),特别是浪涌电压,其持续时间长(ms 级),½量大(2
000伏浪涌电压是经常出现的)。这些干扰电压由滤波器的Cx、Cy 承受。因此,要求½用专为EMI滤
波器设计的Cx、Cy。目前,据了解,因内尚没有这类电容器生产厂家。
电容Cx 或Cy 被浪涌电压击穿产生的后果,是Cx 被击穿短路,相½于AC电½被短路,至少造成设备
停止工½;Cy 击穿短路,相½于将AC电½的电压加到设备的外壳,它直接威胁人身安全的同时,波及所有
与金属外壳为参考地的电路安全,往往导致某些电路的烧毁。
½际上,耐压的安全规范各主要工业½家有所区别,表1供参考。
表1 耐压安全规范
½家和测
试机构
高压测试
测试标准
VDE
0565.1
0565.2
0565.3
SEV
1055.1978
4432901
BS 613
BS 2135
KV(1Min.)
4,3 · Vn
1.5
4,3 · Vn
2·Un+1,5
4,3 · Vn
2·Un+1,5
4,3 · Vn
1.5
2.25
Hz
0
50
0
50
0
50
0
50
0
P.N→E
P→N
P→N
P.N→E
P→N
P.N→E
P→N
P.N→E
P→N
P.N→E
R-绝缘
10
6
Ω
1500
2000
6000
6000
20
V(1 Min.)
100
100
100
100
100
德½
瑞士
瑞典
英½
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加拿大
CSA
C 22.2
No.8-M1982
UL 1283
(2Vn+0.5)1,4/4
0
≥1,414
60
2Vn+1
1,0
60
1,414
0
1,0
60
1,414
0
P→N
P.N→E
P→N
P.N→E
6000/N
N=number
Cond.11
2
-
100
美½
250
-
举例说明:
德½ VDE0565.2
高压测试(AC)P,N→E
1.5KV/50H½
1分钟
瑞士 SEV1055 高压测试(AC)P,N→E 2·Un+1.5KV/50H½
1分钟
如最大工½电压Un=250V(AC)
,则2·Un+1.5KV=2KV
美½ UL1283
高压测试(AC)P,N→E 1KV/60H½
1分钟
可见,共模电容Cy 的耐压测试条件(瑞士)SEV1055比(美)UL1283高出一倍。
德½ VDE0565.1 高压测试(DC)P→N
4.5VnKV
1分钟
如最大工½电压Vn=250V(DC)则
4.3·Vn=4.3×0.250×2
根号2=3.040KV
1分钟
瑞士 SEV1055
高压测试(DC) P→N 4.3VnKV
1分钟
美½ UL1283
高压测试(DC) P→N
1.414KV
1分钟
可见,差电模电容Cx 的耐压测试条件,瑞士也比美½高出一倍左右。
这里要说明的是
a.
P→N耐压测试采用直流电压的原因是因为Cx 容量较大。如采用交流测试,则耐压测试仪要求电流
容量大,造成成本高,½积大。采用直流电压测试就不存在这种问题。½要将交流工½电压换成等效的直流工
½电压。如最大交流工½电压250V(AC)=250×2 根号2=707V(DC)直流工½电压。所示
UL1283安全规范1414V(DC)=2·Vn。
b.
½际著名滤波器专业厂说明书中耐压测试条件
Corcom
公司
美½
P,N→E 2250V(DC)
1分钟
P→N 1450V(DC)
1分钟
瑞士
Schaffner 公司P,N→E 2KV(AC)
1分钟
P→N 不测
1分钟
½内滤波器专业厂一般参考德½VDE安规或参考美½UL安规。
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泄漏电流与安全
任½典型滤波器电路的共模电容Cy ½有一端接金属
机壳。从分压角度看,滤波器金属外壳½带有1/2额定
工½电压,如工½220V(AC),那么外壳带有11
0V(AC)电压。因此,从安全角度出发,滤波器通过
Cy 到地端的泄漏电流要½可½的小,否则将危及人身安
全。图12描述了一路泄漏电流通过人½构成大地回路的
情况(图12中E表示滤波器的接地点,FG表示机架的
接地点)。对地电容应为C1和杂散电容之和。实际上,
通过人½的泄漏电流是两路,所以滤波器泄漏电流应为一
路泄漏电流的两倍。设备中½用的滤波器愈多,泄漏电流
图 12 泄漏电流通过人½示意图
也愈大。因此,千万要加以注意。
同样,½际上泄漏电流的安全规范,各主要工业½家也有所区别,表2供参考。
表2
泄漏电流的安全规范
½家
安规名称
对于一级绝缘的设备,泄漏电流的极限值
UL478
美½
5mA,120V,60Hz;
0.5~3.5mA,120V,60Hz
UL1283
加拿大
C22.2 No.1
5mA,120V,60Hz
SEV 1054-1
瑞士
0.75mA,250V,50Hz
IEC 335-1
德½
VDE 0804
3.5mA,250V,50Hz
这里要说明的是:
a.
泄漏电流直接和电½电压、
电½频率成正比。
因此,
对于400H½电½频率要特别注意,
否则在相同电½
电压的情况下,同一滤波器的泄漏电流要增加8倍(对
于50H½),很可½不符合安规要求。
b.
在检验滤波器泄漏电流时,一定要采用符合½际规
范的测量电路(如图13所示)。测量时,滤波器金属
外壳不½接地,一定要悬浮。
c.
三相滤波器的泄漏电流应是各相泄漏电流之和。
3.2
图 13 ½际规范的泄漏电流测量电路
正确安装方法
a.
为了滤波器的安全可靠工½(散热和滤波效果),除滤波器一定要安装在设备的机架或机壳上外,滤
波器的接地点应和设备机壳的接地点取得一致,并½量缩短滤波器的接地线。
若接地点不在一处,
那么滤波器的泄漏电流和噪声电流在流经两接地点的途径时,
会将噪声引入设备内的
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其他部分。
其次,滤波器的接地线会引入感抗,它½导致滤波器高频衰减特性的变坏。所以,金属外壳的滤波器要直
接和设备机壳连接。如外壳喷过漆,则必须刮去漆皮;若金属外壳的滤波器不½直接接地或½用塑封外壳滤波
器时,它与设备机壳的接地线应可½的短。
(a)不正确的安装方法
(b)正确的安装方法
图 14 滤波器的安装方法
b.
滤波器要安装在设备电源线输入端,连线要½量短;设备内部电源要安装在滤波器的输出端。若滤波器在
设备内的输入线长了,在高频端输入线就会将引入的传导干扰耦合给其他部分(参见图15)。若设备内部电
源安装在滤波器的输入端,由于连线过长,也会导致同样的结果。
c.
确保滤波器输入线和输出线分离
若滤波器输入、输入线捆扎在一起或相互安装过近,那么由于它们之间的耦合,可½½滤波器的高频衰减
降½。若输入、输出线必须接近,那么½必须采用双绞线或屏½线。
d.
要将噪声滤波器正确地连接到设备内部的每一单元。
若带有单独电源的若干单元安装在一个机壳内,
那么必须把每一个单元视为设备的独立部分。
每一单元必
须连接各自的噪声滤波器,否则在机壳内,这些单元中的每一单元的噪声½会传导给其他单元(参见图16)。
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