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開關電源EMI濾波器的正確選擇與使用
(連載一)
1 插入損耗和濾波電路的選擇
在用戶選擇濾波器時,最關心插入損耗性能.但是,往往插入損耗相近的濾波器,在實際運用中效果相差甚遠.究其主要原因是,相近插入損耗的濾波器可由不同的電路實現.這和理論分析是吻合的,因為插入損耗本身是個多解函數.
所以,選擇濾波器時首先應選擇適合你所用的濾波電路和插入損耗性能.要做到這一點,就要求了解所使用電源的等效噪聲源阻抗和所需要對噪聲的抑制能力.這符合“知己知彼,百戰百殆”的客觀規律.
那么濾波電路和電源等效噪聲之間存在什么樣的關系呢?
眾所周知,EMI濾波器是由L、C構成的低通器件.為了在阻帶內獲得最大衰減,濾波器輸入端和輸出端的阻抗需與之連接的噪聲源阻抗相反,即對低阻抗噪聲源,濾波器需為高阻抗(大的串聯電感);對高阻抗噪聲源,濾波器就需為低阻抗(大的并聯電容).對于EMI濾波器,這些原則應用于共模和差模中.
如按此原則選用的濾波器,在實際運用中仍存在效果相差很多的現象,特別發生在重載和滿載的情況下.造成這一問題的主要原因可能是濾波器中的電感器件在重載和滿載時,產生飽和現象,致使電感量迅速下降,導致插入損耗性能大大變壞.其中尤以有差模電感的濾波器為多.因差模電感要流過電源火線或零線中的全部工作電流,如果差模電感設計不當,電流一大,就很容易飽和.當然也不排除共模扼流圈,因生產工藝水平較差,兩個繞組不對稱,造成在重載或滿載時產生磁飽和的可能.
圖1 共模濾波器模型
1.1.2 差模濾波電路
由于開關電源的開關頻率諧波噪聲源阻抗為低阻抗,所以與之相對應的濾波器輸出端應是高阻抗串聯大電感LDM.
AC電網火線和零線之間是低阻抗,所以與之對應的濾波器輸入端也應是高阻抗串聯大電感LDM.如果想再進一步抑制差模噪聲,可以在濾波器輸入端并接線間電容CX1,條件是它的阻抗要比AC電網火線、零線之間的阻抗還要低得多.
開關電源工頻諧波噪聲源阻抗是高阻抗,所以與之相對應的濾波器輸出端應是低阻抗并聯大電容CX2.
合成的差模濾波電路參見圖2.
最后,完整的共、差模濾波電路參見圖3.
圖2 完整的差模濾波器模型
圖3 組合濾波器電路
根據要求插入損耗,可求出濾波電路的LCM、LDM、Cx、Cy的值.如果單環電路的插入損耗不能滿足要求時,應該選擇雙環電路.
1.2 交流三相濾波電路
交流三相濾波電路又分為三相三線制和三相四線制兩種.
典型的單環三相三線制濾波電路如圖4所示;典型的雙環三相三線制濾波電路如圖5所示.
圖4 單環三相三線制濾波電路
圖5 雙環三相三線制濾波電路
比較圖4三相中的每一相電路即每相對地電路和典型單相電路就不難發現,其共模電路三相采用π型電路,單相采用L型電路;而差模電路三相的輸出端有Cx電容,單相的輸出端無Cx電容.
對比雙環單相和三相三線制濾波電路(圖5)不難發現,三相中的每一相電路和單相電路完全一樣.
典型單環有差模電感的三相三線制濾波電路如圖6所示.大家可以和單環有差模電感的單相濾波電路相比較.
典型的單環三相四線制濾波電路如圖7所示.
圖6 單環有差模電感三相三線制濾波電路
圖7 單環三相四線制濾波電路
比較三相中的每一相電路即每相對中線電路和單相電路,同樣差模電路三相的輸出端有Cx電容.對地的共模電路三相采用π型電路,但區別的是Cy電容對每相來講是公用的.
1.3 直流濾波電路
為了抑制開關電源對其電流負載產生共模、差模干擾,開關電源直流輸出端往往使用直流EMI濾波器,它的典型電路如圖8所示.
圖8 直流濾波電路
顯然,這是一個共模扼流圈的典型單環濾波電路.根據電路特點,它只適用于直流輸出端對地對稱的電源電路.
如果直流輸出是非對地對稱電路,則只能采用圖9所示的電路.該電路為采用二級差模電感電路.如果插入損耗允許,當然也可采用一級差模電感電路.
圖9 二級π型濾波器
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(連載一)
1 插入損耗和濾波電路的選擇
在用戶選擇濾波器時,最關心插入損耗性能.但是,往往插入損耗相近的濾波器,在實際運用中效果相差甚遠.究其主要原因是,相近插入損耗的濾波器可由不同的電路實現.這和理論分析是吻合的,因為插入損耗本身是個多解函數.
所以,選擇濾波器時首先應選擇適合你所用的濾波電路和插入損耗性能.要做到這一點,就要求了解所使用電源的等效噪聲源阻抗和所需要對噪聲的抑制能力.這符合“知己知彼,百戰百殆”的客觀規律.
那么濾波電路和電源等效噪聲之間存在什么樣的關系呢?
眾所周知,EMI濾波器是由L、C構成的低通器件.為了在阻帶內獲得最大衰減,濾波器輸入端和輸出端的阻抗需與之連接的噪聲源阻抗相反,即對低阻抗噪聲源,濾波器需為高阻抗(大的串聯電感);對高阻抗噪聲源,濾波器就需為低阻抗(大的并聯電容).對于EMI濾波器,這些原則應用于共模和差模中.
如按此原則選用的濾波器,在實際運用中仍存在效果相差很多的現象,特別發生在重載和滿載的情況下.造成這一問題的主要原因可能是濾波器中的電感器件在重載和滿載時,產生飽和現象,致使電感量迅速下降,導致插入損耗性能大大變壞.其中尤以有差模電感的濾波器為多.因差模電感要流過電源火線或零線中的全部工作電流,如果差模電感設計不當,電流一大,就很容易飽和.當然也不排除共模扼流圈,因生產工藝水平較差,兩個繞組不對稱,造成在重載或滿載時產生磁飽和的可能.
圖1 共模濾波器模型
1.1.2 差模濾波電路
由于開關電源的開關頻率諧波噪聲源阻抗為低阻抗,所以與之相對應的濾波器輸出端應是高阻抗串聯大電感LDM.
AC電網火線和零線之間是低阻抗,所以與之對應的濾波器輸入端也應是高阻抗串聯大電感LDM.如果想再進一步抑制差模噪聲,可以在濾波器輸入端并接線間電容CX1,條件是它的阻抗要比AC電網火線、零線之間的阻抗還要低得多.
開關電源工頻諧波噪聲源阻抗是高阻抗,所以與之相對應的濾波器輸出端應是低阻抗并聯大電容CX2.
合成的差模濾波電路參見圖2.
最后,完整的共、差模濾波電路參見圖3.
圖2 完整的差模濾波器模型
圖3 組合濾波器電路
根據要求插入損耗,可求出濾波電路的LCM、LDM、Cx、Cy的值.如果單環電路的插入損耗不能滿足要求時,應該選擇雙環電路.
1.2 交流三相濾波電路
交流三相濾波電路又分為三相三線制和三相四線制兩種.
典型的單環三相三線制濾波電路如圖4所示;典型的雙環三相三線制濾波電路如圖5所示.
圖4 單環三相三線制濾波電路
圖5 雙環三相三線制濾波電路
比較圖4三相中的每一相電路即每相對地電路和典型單相電路就不難發現,其共模電路三相采用π型電路,單相采用L型電路;而差模電路三相的輸出端有Cx電容,單相的輸出端無Cx電容.
對比雙環單相和三相三線制濾波電路(圖5)不難發現,三相中的每一相電路和單相電路完全一樣.
典型單環有差模電感的三相三線制濾波電路如圖6所示.大家可以和單環有差模電感的單相濾波電路相比較.
典型的單環三相四線制濾波電路如圖7所示.
圖6 單環有差模電感三相三線制濾波電路
圖7 單環三相四線制濾波電路
比較三相中的每一相電路即每相對中線電路和單相電路,同樣差模電路三相的輸出端有Cx電容.對地的共模電路三相采用π型電路,但區別的是Cy電容對每相來講是公用的.
1.3 直流濾波電路
為了抑制開關電源對其電流負載產生共模、差模干擾,開關電源直流輸出端往往使用直流EMI濾波器,它的典型電路如圖8所示.
圖8 直流濾波電路
顯然,這是一個共模扼流圈的典型單環濾波電路.根據電路特點,它只適用于直流輸出端對地對稱的電源電路.
如果直流輸出是非對地對稱電路,則只能采用圖9所示的電路.該電路為采用二級差模電感電路.如果插入損耗允許,當然也可采用一級差模電感電路.
圖9 二級π型濾波器
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@藍黑
開關電源EMI濾波器的正確選擇與使用(連載一)1插入損耗和濾波電路的選擇 在用戶選擇濾波器時,最關心插入損耗性能.但是,往往插入損耗相近的濾波器,在實際運用中效果相差甚遠.究其主要原因是,相近插入損耗的濾波器可由不同的電路實現.這和理論分析是吻合的,因為插入損耗本身是個多解函數. 所以,選擇濾波器時首先應選擇適合你所用的濾波電路和插入損耗性能.要做到這一點,就要求了解所使用電源的等效噪聲源阻抗和所需要對噪聲的抑制能力.這符合“知己知彼,百戰百殆”的客觀規律. 那么濾波電路和電源等效噪聲之間存在什么樣的關系呢? 眾所周知,EMI濾波器是由L、C構成的低通器件.為了在阻帶內獲得最大衰減,濾波器輸入端和輸出端的阻抗需與之連接的噪聲源阻抗相反,即對低阻抗噪聲源,濾波器需為高阻抗(大的串聯電感);對高阻抗噪聲源,濾波器就需為低阻抗(大的并聯電容).對于EMI濾波器,這些原則應用于共模和差模中. 如按此原則選用的濾波器,在實際運用中仍存在效果相差很多的現象,特別發生在重載和滿載的情況下.造成這一問題的主要原因可能是濾波器中的電感器件在重載和滿載時,產生飽和現象,致使電感量迅速下降,導致插入損耗性能大大變壞.其中尤以有差模電感的濾波器為多.因差模電感要流過電源火線或零線中的全部工作電流,如果差模電感設計不當,電流一大,就很容易飽和.當然也不排除共模扼流圈,因生產工藝水平較差,兩個繞組不對稱,造成在重載或滿載時產生磁飽和的可能.圖1共模濾波器模型1.1.2差模濾波電路 由于開關電源的開關頻率諧波噪聲源阻抗為低阻抗,所以與之相對應的濾波器輸出端應是高阻抗串聯大電感LDM. AC電網火線和零線之間是低阻抗,所以與之對應的濾波器輸入端也應是高阻抗串聯大電感LDM.如果想再進一步抑制差模噪聲,可以在濾波器輸入端并接線間電容CX1,條件是它的阻抗要比AC電網火線、零線之間的阻抗還要低得多. 開關電源工頻諧波噪聲源阻抗是高阻抗,所以與之相對應的濾波器輸出端應是低阻抗并聯大電容CX2. 合成的差模濾波電路參見圖2. 最后,完整的共、差模濾波電路參見圖3.圖2完整的差模濾波器模型圖3組合濾波器電路根據要求插入損耗,可求出濾波電路的LCM、LDM、Cx、Cy的值.如果單環電路的插入損耗不能滿足要求時,應該選擇雙環電路.1.2交流三相濾波電路 交流三相濾波電路又分為三相三線制和三相四線制兩種. 典型的單環三相三線制濾波電路如圖4所示;典型的雙環三相三線制濾波電路如圖5所示.圖4單環三相三線制濾波電路圖5雙環三相三線制濾波電路比較圖4三相中的每一相電路即每相對地電路和典型單相電路就不難發現,其共模電路三相采用π型電路,單相采用L型電路;而差模電路三相的輸出端有Cx電容,單相的輸出端無Cx電容. 對比雙環單相和三相三線制濾波電路(圖5)不難發現,三相中的每一相電路和單相電路完全一樣. 典型單環有差模電感的三相三線制濾波電路如圖6所示.大家可以和單環有差模電感的單相濾波電路相比較. 典型的單環三相四線制濾波電路如圖7所示.圖6單環有差模電感三相三線制濾波電路圖7單環三相四線制濾波電路比較三相中的每一相電路即每相對中線電路和單相電路,同樣差模電路三相的輸出端有Cx電容.對地的共模電路三相采用π型電路,但區別的是Cy電容對每相來講是公用的.1.3直流濾波電路 為了抑制開關電源對其電流負載產生共模、差模干擾,開關電源直流輸出端往往使用直流EMI濾波器,它的典型電路如圖8所示.圖8直流濾波電路顯然,這是一個共模扼流圈的典型單環濾波電路.根據電路特點,它只適用于直流輸出端對地對稱的電源電路. 如果直流輸出是非對地對稱電路,則只能采用圖9所示的電路.該電路為采用二級差模電感電路.如果插入損耗允許,當然也可采用一級差模電感電路.圖9二級π型濾波器 下一頁
開關電源EMI濾波器的正確選擇與使用
(連載二)
2 額定電流與環境溫度
EMI濾波器一般采用高導磁率軟磁材料錳鋅鐵氧體,初始導磁率μi＝700~10000,但其居里點溫度不高,優質的僅為130℃左右.導磁率越高,居里點溫度越低,典型曲線如圖10所示.
除特殊說明外,EMI濾波器說明書給出的額定電流均指室溫+25℃的值;同樣,給出的典型插入損耗或曲線也均指室溫+25℃的值.
隨著環境溫度的升高,主要由電感導線的損耗、磁芯損耗以及周圍環境溫度等原因導致溫度高于室溫,結果難于確保插入損耗的性能,甚至燒壞濾波器.由于濾波電容的最高工作溫度受到限制也是+85℃.我們應該根據實際可能的最大工作電流和工作環境溫度來選擇濾波器額定電流.
圖10 居里點溫度曲線 圖11 額定電流與溫度的關系
工作電流、額定電流與環境溫度之間存在如下關系:
式中:Ip——容許的最大工作電流;
IR——室溫+25℃時的額定電流;
Tmax——容許的最高工作溫度,+85℃;
Ta——環境溫度;
TH——室溫(+25℃).
也可用曲線表示(參見圖11).曲線表示Ip/IR∝Ta.
舉例說明:+25℃ Ip＝IR;+45℃
Ip=0.816IR; +55℃
Ip=0.5IR;+85℃ Ip＝0.0
因此,要根據工作溫度來正確選擇濾波器的額定電流;或者用改善濾波器的散熱條件(工作環境)來確保濾波器的安全使用.這樣,濾波器務必安裝在有散熱作用的機架、機殼上,切忌安裝在絕緣材料上.
3 耐壓、泄漏電流與安全
3.1 耐壓與安全
由于EMI濾波器安裝在AC電網的輸入端,所以除了承受開關電源(濾波器的負載)產生的尖峰脈沖干擾電壓外,還要承受來自電網的浪涌電壓(電流),特別是浪涌電壓,其持續時間長(ms級),能量大(2000伏浪涌電壓是經常出現的).這些干擾電壓由濾波器的Cx、Cy承受.因此,要求使用專為EMI濾波器設計的Cx、Cy.目前,據了解,因內尚沒有這類電容器生產廠家.
電容Cx或Cy被浪涌電壓擊穿產生的后果,是Cx被擊穿短路,相當于AC電網被短路,至少造成設備停止工作;Cy擊穿短路,相當于將AC電網的電壓加到設備的外殼,它直接威脅人身安全的同時,波及所有與金屬外殼為參考地的電路安全,往往導致某些電路的燒毀.
國際上,耐壓的安全規范各主要工業國家有所區別,表1供參考.
表1 耐壓安全規范
國家和測
試機構
測試標準
高壓測試
R-絕緣
KV(1Min.)
Hz
P.N→E
P→N
106Ω http://www.rite-emc.com.cn/jsjz/kgdylbq1.htm
V(1 Min.)
德國
VDE
0565.1
0565.2
0565.3
4,3 · Vn
1.5
0
50
P→N
P.N→E
1500
2000
100
100
瑞士
SEV
1055.1978
4,3 · Vn
2·Un+1,5
0
50
P→N
P.N→E
6000
100
瑞典
4432901
4,3 · Vn
2·Un+1,5
0
50
P→N
P.N→E
6000
100
英國
BS 613
BS 2135
4,3 · Vn
1.5
2.25
0
50
0
P→N
P.N→E
20
100
加拿大
CSA
C 22.2
No.8-M1982
(2Vn+0.5)1,4/4
≥1,414
2Vn+1
0
60
P→N
P.N→E
6000/N
N=number
Cond.11
100
美國
UL 1283
1,0
1,414
1,0
1,414
60
0
60
0
P→N
P.N→E
2
-
250
-
舉例說明:
德國 VDE0565.2 高壓測試(AC)P,N→E 1.5KV/50Hz 1分鐘
瑞士 SEV1055 高壓測試(AC)P,N→E 2·Un+1.5KV/50Hz 1分鐘
如最大工作電壓Un＝250V(AC),則2·Un+1.5KV＝2KV
美國 UL1283 高壓測試(AC)P,N→E 1KV/60Hz 1分鐘
可見,共模電容Cy的耐壓測試條件(瑞士)SEV1055比(美)UL1283高出一倍.
德國 VDE0565.1 高壓測試(DC)P→N 4.5VnKV 1分鐘
如最大工作電壓Vn＝250V(DC)則
4.3·Vn＝4.3×0.250×2根號2＝3.040KV 1分鐘
瑞士 SEV1055 高壓測試(DC) P→N 4.3VnKV 1分鐘
美國 UL1283 高壓測試(DC) P→N 1.414KV 1分鐘
可見,差電模電容Cx的耐壓測試條件,瑞士也比美國高出一倍左右.
這里要說明的是
a. P→N耐壓測試采用直流電壓的原因是因為Cx容量較大.如采用交流測試,則耐壓測試儀要求電流容量大,造成成本高,體積大.采用直流電壓測試就不存在這種問題.但要將交流工作電壓換成等效的直流工作電壓.如最大交流工作電壓250V(AC)＝250×2根號2＝707V(DC)直流工作電壓.所示UL1283安全規范1414V(DC)＝2·Vn.
b. 國際著名濾波器專業廠說明書中耐壓測試條件
美國 Corcom公司 P,N→E 2250V(DC) 1分鐘
P→N 1450V(DC) 1分鐘
瑞士 Schaffner公司P,N→E 2KV(AC) 1分鐘
P→N 不測 1分鐘
國內濾波器專業廠一般參考德國VDE安規或參考美國UL安規.
3.2 泄漏電流與安全
任何典型濾波器電路的共模電容Cy都有一端接金屬機殼.從分壓角度看,濾波器金屬外殼都帶有1/2額定工作電壓,如工作220V(AC),那么外殼帶有110V(AC)電壓.因此,從安全角度出發,濾波器通過Cy到地端的泄漏電流要盡可能的小,否則將危及人身安全.圖12描述了一路泄漏電流通過人體構成大地回路的情況(圖12中E表示濾波器的接地點,FG表示機架的接地點).對地電容應為C1和雜散電容之和.實際上,通過人體的泄漏電流是兩路,所以濾波器泄漏電流應為一路泄漏電流的兩倍.設備中使用的濾波器愈多,泄漏電流也愈大.因此,千萬要加以注意.
圖12 泄漏電流通過人體示意圖
同樣,國際上泄漏電流的安全規范,各主要工業國家也有所區別,表2供參考.
表2 泄漏電流的安全規范
國家
安規名稱
對于一級絕緣的設備,泄漏電流的極限值
美國
UL478
UL1283
5mA,120V,60Hz; 0.5~3.5mA,120V,60Hz
加拿大
C22.2 No.1
5mA,120V,60Hz
瑞士
SEV 1054-1
IEC 335-1
0.75mA,250V,50Hz
德國
VDE 0804
3.5mA,250V,50Hz
這里要說明的是:
a. 泄漏電流直接和電網電壓、電網頻率成正比.因此,對于400Hz電網頻率要特別注意,否則在相同電網電壓的情況下,同一濾波器的泄漏電流要增加8倍(對于50Hz),很可能不符合安規要求.
b. 在檢驗濾波器泄漏電流時,一定要采用符合國際規范的測量電路(如圖13所示).測量時,濾波器金屬外殼不能接地,一定要懸浮.
c. 三相濾波器的泄漏電流應是各相泄漏電流之和.
圖13 國際規范的泄漏電流測量電路
4 正確安裝方法
a. 為了濾波器的安全可靠工作(散熱和濾波效果),除濾波器一定要安裝在設備的機架或機殼上外,濾波器的接地點應和設備機殼的接地點取得一致,并盡量縮短濾波器的接地線.
若接地點不在一處,那么濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經兩接地點的途徑時,會將噪聲引入設備內的其他部分.
其次,濾波器的接地線會引入感抗,它能導致濾波器高頻衰減特性的變壞.所以,金屬外殼的濾波器要直接和設備機殼連接.如外殼噴過漆,則必須刮去漆皮;若金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波器時,它與設備機殼的接地線應可能的短.
(a)不正確的安裝方法 (b)正確的安裝方法
圖14 濾波器的安裝方法
b. 濾波器要安裝在設備電源線輸入端,連線要盡量短;設備內部電源要安裝在濾波器的輸出端.若濾波器在設備內的輸入線長了,在高頻端輸入線就會將引入的傳導干擾耦合給其他部分(參見圖15).若設備內部電源安裝在濾波器的輸入端,由于連線過長,也會導致同樣的結果.
c. 確保濾波器輸入線和輸出線分離
若濾波器輸入、輸入線捆扎在一起或相互安裝過近,那么由于它們之間的耦合,可能使濾波器的高頻衰減降低.若輸入、輸出線必須接近,那么都必須采用雙絞線或屏蔽線.
d. 要將噪聲濾波器正確地連接到設備內部的每一單元.
若帶有單獨電源的若干單元安裝在一個機殼內,那么必須把每一個單元視為設備的獨立部分.每一單元必須連接各自的噪聲濾波器,否則在機殼內,這些單元中的每一單元的噪聲都會傳導給其他單元(參見圖16).
圖15
圖16
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(連載二)
2 額定電流與環境溫度
EMI濾波器一般采用高導磁率軟磁材料錳鋅鐵氧體,初始導磁率μi＝700~10000,但其居里點溫度不高,優質的僅為130℃左右.導磁率越高,居里點溫度越低,典型曲線如圖10所示.
除特殊說明外,EMI濾波器說明書給出的額定電流均指室溫+25℃的值;同樣,給出的典型插入損耗或曲線也均指室溫+25℃的值.
隨著環境溫度的升高,主要由電感導線的損耗、磁芯損耗以及周圍環境溫度等原因導致溫度高于室溫,結果難于確保插入損耗的性能,甚至燒壞濾波器.由于濾波電容的最高工作溫度受到限制也是+85℃.我們應該根據實際可能的最大工作電流和工作環境溫度來選擇濾波器額定電流.
圖10 居里點溫度曲線 圖11 額定電流與溫度的關系
工作電流、額定電流與環境溫度之間存在如下關系:
式中:Ip——容許的最大工作電流;
IR——室溫+25℃時的額定電流;
Tmax——容許的最高工作溫度,+85℃;
Ta——環境溫度;
TH——室溫(+25℃).
也可用曲線表示(參見圖11).曲線表示Ip/IR∝Ta.
舉例說明:+25℃ Ip＝IR;+45℃
Ip=0.816IR; +55℃
Ip=0.5IR;+85℃ Ip＝0.0
因此,要根據工作溫度來正確選擇濾波器的額定電流;或者用改善濾波器的散熱條件(工作環境)來確保濾波器的安全使用.這樣,濾波器務必安裝在有散熱作用的機架、機殼上,切忌安裝在絕緣材料上.
3 耐壓、泄漏電流與安全
3.1 耐壓與安全
由于EMI濾波器安裝在AC電網的輸入端,所以除了承受開關電源(濾波器的負載)產生的尖峰脈沖干擾電壓外,還要承受來自電網的浪涌電壓(電流),特別是浪涌電壓,其持續時間長(ms級),能量大(2000伏浪涌電壓是經常出現的).這些干擾電壓由濾波器的Cx、Cy承受.因此,要求使用專為EMI濾波器設計的Cx、Cy.目前,據了解,因內尚沒有這類電容器生產廠家.
電容Cx或Cy被浪涌電壓擊穿產生的后果,是Cx被擊穿短路,相當于AC電網被短路,至少造成設備停止工作;Cy擊穿短路,相當于將AC電網的電壓加到設備的外殼,它直接威脅人身安全的同時,波及所有與金屬外殼為參考地的電路安全,往往導致某些電路的燒毀.
國際上,耐壓的安全規范各主要工業國家有所區別,表1供參考.
表1 耐壓安全規范
國家和測
試機構
測試標準
高壓測試
R-絕緣
KV(1Min.)
Hz
P.N→E
P→N
106Ω http://www.rite-emc.com.cn/jsjz/kgdylbq1.htm
V(1 Min.)
德國
VDE
0565.1
0565.2
0565.3
4,3 · Vn
1.5
0
50
P→N
P.N→E
1500
2000
100
100
瑞士
SEV
1055.1978
4,3 · Vn
2·Un+1,5
0
50
P→N
P.N→E
6000
100
瑞典
4432901
4,3 · Vn
2·Un+1,5
0
50
P→N
P.N→E
6000
100
英國
BS 613
BS 2135
4,3 · Vn
1.5
2.25
0
50
0
P→N
P.N→E
20
100
加拿大
CSA
C 22.2
No.8-M1982
(2Vn+0.5)1,4/4
≥1,414
2Vn+1
0
60
P→N
P.N→E
6000/N
N=number
Cond.11
100
美國
UL 1283
1,0
1,414
1,0
1,414
60
0
60
0
P→N
P.N→E
2
-
250
-
舉例說明:
德國 VDE0565.2 高壓測試(AC)P,N→E 1.5KV/50Hz 1分鐘
瑞士 SEV1055 高壓測試(AC)P,N→E 2·Un+1.5KV/50Hz 1分鐘
如最大工作電壓Un＝250V(AC),則2·Un+1.5KV＝2KV
美國 UL1283 高壓測試(AC)P,N→E 1KV/60Hz 1分鐘
可見,共模電容Cy的耐壓測試條件(瑞士)SEV1055比(美)UL1283高出一倍.
德國 VDE0565.1 高壓測試(DC)P→N 4.5VnKV 1分鐘
如最大工作電壓Vn＝250V(DC)則
4.3·Vn＝4.3×0.250×2根號2＝3.040KV 1分鐘
瑞士 SEV1055 高壓測試(DC) P→N 4.3VnKV 1分鐘
美國 UL1283 高壓測試(DC) P→N 1.414KV 1分鐘
可見,差電模電容Cx的耐壓測試條件,瑞士也比美國高出一倍左右.
這里要說明的是
a. P→N耐壓測試采用直流電壓的原因是因為Cx容量較大.如采用交流測試,則耐壓測試儀要求電流容量大,造成成本高,體積大.采用直流電壓測試就不存在這種問題.但要將交流工作電壓換成等效的直流工作電壓.如最大交流工作電壓250V(AC)＝250×2根號2＝707V(DC)直流工作電壓.所示UL1283安全規范1414V(DC)＝2·Vn.
b. 國際著名濾波器專業廠說明書中耐壓測試條件
美國 Corcom公司 P,N→E 2250V(DC) 1分鐘
P→N 1450V(DC) 1分鐘
瑞士 Schaffner公司P,N→E 2KV(AC) 1分鐘
P→N 不測 1分鐘
國內濾波器專業廠一般參考德國VDE安規或參考美國UL安規.
3.2 泄漏電流與安全
任何典型濾波器電路的共模電容Cy都有一端接金屬機殼.從分壓角度看,濾波器金屬外殼都帶有1/2額定工作電壓,如工作220V(AC),那么外殼帶有110V(AC)電壓.因此,從安全角度出發,濾波器通過Cy到地端的泄漏電流要盡可能的小,否則將危及人身安全.圖12描述了一路泄漏電流通過人體構成大地回路的情況(圖12中E表示濾波器的接地點,FG表示機架的接地點).對地電容應為C1和雜散電容之和.實際上,通過人體的泄漏電流是兩路,所以濾波器泄漏電流應為一路泄漏電流的兩倍.設備中使用的濾波器愈多,泄漏電流也愈大.因此,千萬要加以注意.
圖12 泄漏電流通過人體示意圖
同樣,國際上泄漏電流的安全規范,各主要工業國家也有所區別,表2供參考.
表2 泄漏電流的安全規范
國家
安規名稱
對于一級絕緣的設備,泄漏電流的極限值
美國
UL478
UL1283
5mA,120V,60Hz; 0.5~3.5mA,120V,60Hz
加拿大
C22.2 No.1
5mA,120V,60Hz
瑞士
SEV 1054-1
IEC 335-1
0.75mA,250V,50Hz
德國
VDE 0804
3.5mA,250V,50Hz
這里要說明的是:
a. 泄漏電流直接和電網電壓、電網頻率成正比.因此,對于400Hz電網頻率要特別注意,否則在相同電網電壓的情況下,同一濾波器的泄漏電流要增加8倍(對于50Hz),很可能不符合安規要求.
b. 在檢驗濾波器泄漏電流時,一定要采用符合國際規范的測量電路(如圖13所示).測量時,濾波器金屬外殼不能接地,一定要懸浮.
c. 三相濾波器的泄漏電流應是各相泄漏電流之和.
圖13 國際規范的泄漏電流測量電路
4 正確安裝方法
a. 為了濾波器的安全可靠工作(散熱和濾波效果),除濾波器一定要安裝在設備的機架或機殼上外,濾波器的接地點應和設備機殼的接地點取得一致,并盡量縮短濾波器的接地線.
若接地點不在一處,那么濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經兩接地點的途徑時,會將噪聲引入設備內的其他部分.
其次,濾波器的接地線會引入感抗,它能導致濾波器高頻衰減特性的變壞.所以,金屬外殼的濾波器要直接和設備機殼連接.如外殼噴過漆,則必須刮去漆皮;若金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波器時,它與設備機殼的接地線應可能的短.
(a)不正確的安裝方法 (b)正確的安裝方法
圖14 濾波器的安裝方法
b. 濾波器要安裝在設備電源線輸入端,連線要盡量短;設備內部電源要安裝在濾波器的輸出端.若濾波器在設備內的輸入線長了,在高頻端輸入線就會將引入的傳導干擾耦合給其他部分(參見圖15).若設備內部電源安裝在濾波器的輸入端,由于連線過長,也會導致同樣的結果.
c. 確保濾波器輸入線和輸出線分離
若濾波器輸入、輸入線捆扎在一起或相互安裝過近,那么由于它們之間的耦合,可能使濾波器的高頻衰減降低.若輸入、輸出線必須接近,那么都必須采用雙絞線或屏蔽線.
d. 要將噪聲濾波器正確地連接到設備內部的每一單元.
若帶有單獨電源的若干單元安裝在一個機殼內,那么必須把每一個單元視為設備的獨立部分.每一單元必須連接各自的噪聲濾波器,否則在機殼內,這些單元中的每一單元的噪聲都會傳導給其他單元(參見圖16).
圖15
圖16
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@藍黑
開關電源EMI濾波器的正確選擇與使用(連載二)2額定電流與環境溫度 EMI濾波器一般采用高導磁率軟磁材料錳鋅鐵氧體,初始導磁率μi＝700~10000,但其居里點溫度不高,優質的僅為130℃左右.導磁率越高,居里點溫度越低,典型曲線如圖10所示. 除特殊說明外,EMI濾波器說明書給出的額定電流均指室溫+25℃的值;同樣,給出的典型插入損耗或曲線也均指室溫+25℃的值. 隨著環境溫度的升高,主要由電感導線的損耗、磁芯損耗以及周圍環境溫度等原因導致溫度高于室溫,結果難于確保插入損耗的性能,甚至燒壞濾波器.由于濾波電容的最高工作溫度受到限制也是+85℃.我們應該根據實際可能的最大工作電流和工作環境溫度來選擇濾波器額定電流. 圖10 居里點溫度曲線圖11 額定電流與溫度的關系工作電流、額定電流與環境溫度之間存在如下關系: 式中:Ip——容許的最大工作電流; IR——室溫+25℃時的額定電流; Tmax——容許的最高工作溫度,+85℃; Ta——環境溫度; TH——室溫(+25℃). 也可用曲線表示(參見圖11).曲線表示Ip/IR∝Ta.舉例說明:+25℃ Ip＝IR;+45℃ Ip=0.816IR;+55℃ Ip=0.5IR;+85℃Ip＝0.0 因此,要根據工作溫度來正確選擇濾波器的額定電流;或者用改善濾波器的散熱條件(工作環境)來確保濾波器的安全使用.這樣,濾波器務必安裝在有散熱作用的機架、機殼上,切忌安裝在絕緣材料上.3耐壓、泄漏電流與安全3.1耐壓與安全 由于EMI濾波器安裝在AC電網的輸入端,所以除了承受開關電源(濾波器的負載)產生的尖峰脈沖干擾電壓外,還要承受來自電網的浪涌電壓(電流),特別是浪涌電壓,其持續時間長(ms級),能量大(2000伏浪涌電壓是經常出現的).這些干擾電壓由濾波器的Cx、Cy承受.因此,要求使用專為EMI濾波器設計的Cx、Cy.目前,據了解,因內尚沒有這類電容器生產廠家. 電容Cx或Cy被浪涌電壓擊穿產生的后果,是Cx被擊穿短路,相當于AC電網被短路,至少造成設備停止工作;Cy擊穿短路,相當于將AC電網的電壓加到設備的外殼,它直接威脅人身安全的同時,波及所有與金屬外殼為參考地的電路安全,往往導致某些電路的燒毀. 國際上,耐壓的安全規范各主要工業國家有所區別,表1供參考.表1耐壓安全規范國家和測試機構測試標準高壓測試R-絕緣KV(1Min.)HzP.N→EP→N106Ωhttp://www.rite-emc.com.cn/jsjz/kgdylbq1.htmV(1Min.)德國VDE0565.10565.20565.34,3·Vn1.5050P→NP.N→E15002000100100瑞士SEV1055.19784,3·Vn2·Un+1,5050P→NP.N→E6000100瑞典44329014,3·Vn2·Un+1,5050P→NP.N→E6000100英國BS613BS21354,3·Vn1.52.250500P→NP.N→E20100加拿大CSAC22.2No.8-M1982(2Vn+0.5)1,4/4≥1,4142Vn+1060P→NP.N→E6000/NN=numberCond.11100美國UL12831,01,4141,01,414600600P→NP.N→E2-250-舉例說明:德國VDE0565.2 高壓測試(AC)P,N→E1.5KV/50Hz 1分鐘瑞士SEV1055高壓測試(AC)P,N→E2·Un+1.5KV/50Hz 1分鐘 如最大工作電壓Un＝250V(AC),則2·Un+1.5KV＝2KV美國UL1283 高壓測試(AC)P,N→E1KV/60Hz 1分鐘 可見,共模電容Cy的耐壓測試條件(瑞士)SEV1055比(美)UL1283高出一倍.德國VDE0565.1高壓測試(DC)P→N4.5VnKV 1分鐘 如最大工作電壓Vn＝250V(DC)則 4.3·Vn＝4.3×0.250×2根號2＝3.040KV 1分鐘瑞士SEV1055 高壓測試(DC)P→N4.3VnKV 1分鐘美國UL1283 高壓測試(DC)P→N1.414KV 1分鐘 可見,差電模電容Cx的耐壓測試條件,瑞士也比美國高出一倍左右. 這里要說明的是 a.P→N耐壓測試采用直流電壓的原因是因為Cx容量較大.如采用交流測試,則耐壓測試儀要求電流容量大,造成成本高,體積大.采用直流電壓測試就不存在這種問題.但要將交流工作電壓換成等效的直流工作電壓.如最大交流工作電壓250V(AC)＝250×2根號2＝707V(DC)直流工作電壓.所示UL1283安全規范1414V(DC)＝2·Vn. b.國際著名濾波器專業廠說明書中耐壓測試條件美國 Corcom公司 P,N→E2250V(DC) 1分鐘 P→N1450V(DC) 1分鐘瑞士 Schaffner公司P,N→E2KV(AC) 1分鐘 P→N不測 1分鐘 國內濾波器專業廠一般參考德國VDE安規或參考美國UL安規.3.2泄漏電流與安全 任何典型濾波器電路的共模電容Cy都有一端接金屬機殼.從分壓角度看,濾波器金屬外殼都帶有1/2額定工作電壓,如工作220V(AC),那么外殼帶有110V(AC)電壓.因此,從安全角度出發,濾波器通過Cy到地端的泄漏電流要盡可能的小,否則將危及人身安全.圖12描述了一路泄漏電流通過人體構成大地回路的情況(圖12中E表示濾波器的接地點,FG表示機架的接地點).對地電容應為C1和雜散電容之和.實際上,通過人體的泄漏電流是兩路,所以濾波器泄漏電流應為一路泄漏電流的兩倍.設備中使用的濾波器愈多,泄漏電流也愈大.因此,千萬要加以注意.圖12泄漏電流通過人體示意圖同樣,國際上泄漏電流的安全規范,各主要工業國家也有所區別,表2供參考.表2 泄漏電流的安全規范國家安規名稱對于一級絕緣的設備,泄漏電流的極限值美國UL478UL12835mA,120V,60Hz; 0.5~3.5mA,120V,60Hz加拿大C22.2No.15mA,120V,60Hz瑞士SEV1054-1IEC335-10.75mA,250V,50Hz德國VDE08043.5mA,250V,50Hz這里要說明的是:a.泄漏電流直接和電網電壓、電網頻率成正比.因此,對于400Hz電網頻率要特別注意,否則在相同電網電壓的情況下,同一濾波器的泄漏電流要增加8倍(對于50Hz),很可能不符合安規要求.b.在檢驗濾波器泄漏電流時,一定要采用符合國際規范的測量電路(如圖13所示).測量時,濾波器金屬外殼不能接地,一定要懸浮.c.三相濾波器的泄漏電流應是各相泄漏電流之和. 圖13國際規范的泄漏電流測量電路4正確安裝方法 a.為了濾波器的安全可靠工作(散熱和濾波效果),除濾波器一定要安裝在設備的機架或機殼上外,濾波器的接地點應和設備機殼的接地點取得一致,并盡量縮短濾波器的接地線. 若接地點不在一處,那么濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經兩接地點的途徑時,會將噪聲引入設備內的其他部分. 其次,濾波器的接地線會引入感抗,它能導致濾波器高頻衰減特性的變壞.所以,金屬外殼的濾波器要直接和設備機殼連接.如外殼噴過漆,則必須刮去漆皮;若金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波器時,它與設備機殼的接地線應可能的短. (a)不正確的安裝方法(b)正確的安裝方法圖14濾波器的安裝方法b.濾波器要安裝在設備電源線輸入端,連線要盡量短;設備內部電源要安裝在濾波器的輸出端.若濾波器在設備內的輸入線長了,在高頻端輸入線就會將引入的傳導干擾耦合給其他部分(參見圖15).若設備內部電源安裝在濾波器的輸入端,由于連線過長,也會導致同樣的結果. c.確保濾波器輸入線和輸出線分離 若濾波器輸入、輸入線捆扎在一起或相互安裝過近,那么由于它們之間的耦合,可能使濾波器的高頻衰減降低.若輸入、輸出線必須接近,那么都必須采用雙絞線或屏蔽線. d.要將噪聲濾波器正確地連接到設備內部的每一單元. 若帶有單獨電源的若干單元安裝在一個機殼內,那么必須把每一個單元視為設備的獨立部分.每一單元必須連接各自的噪聲濾波器,否則在機殼內,這些單元中的每一單元的噪聲都會傳導給其他單元(參見圖16). 圖15圖16返回
好貼!
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@藍黑
開關電源EMI濾波器的正確選擇與使用(連載二)2額定電流與環境溫度 EMI濾波器一般采用高導磁率軟磁材料錳鋅鐵氧體,初始導磁率μi＝700~10000,但其居里點溫度不高,優質的僅為130℃左右.導磁率越高,居里點溫度越低,典型曲線如圖10所示. 除特殊說明外,EMI濾波器說明書給出的額定電流均指室溫+25℃的值;同樣,給出的典型插入損耗或曲線也均指室溫+25℃的值. 隨著環境溫度的升高,主要由電感導線的損耗、磁芯損耗以及周圍環境溫度等原因導致溫度高于室溫,結果難于確保插入損耗的性能,甚至燒壞濾波器.由于濾波電容的最高工作溫度受到限制也是+85℃.我們應該根據實際可能的最大工作電流和工作環境溫度來選擇濾波器額定電流. 圖10 居里點溫度曲線圖11 額定電流與溫度的關系工作電流、額定電流與環境溫度之間存在如下關系: 式中:Ip——容許的最大工作電流; IR——室溫+25℃時的額定電流; Tmax——容許的最高工作溫度,+85℃; Ta——環境溫度; TH——室溫(+25℃). 也可用曲線表示(參見圖11).曲線表示Ip/IR∝Ta.舉例說明:+25℃ Ip＝IR;+45℃ Ip=0.816IR;+55℃ Ip=0.5IR;+85℃Ip＝0.0 因此,要根據工作溫度來正確選擇濾波器的額定電流;或者用改善濾波器的散熱條件(工作環境)來確保濾波器的安全使用.這樣,濾波器務必安裝在有散熱作用的機架、機殼上,切忌安裝在絕緣材料上.3耐壓、泄漏電流與安全3.1耐壓與安全 由于EMI濾波器安裝在AC電網的輸入端,所以除了承受開關電源(濾波器的負載)產生的尖峰脈沖干擾電壓外,還要承受來自電網的浪涌電壓(電流),特別是浪涌電壓,其持續時間長(ms級),能量大(2000伏浪涌電壓是經常出現的).這些干擾電壓由濾波器的Cx、Cy承受.因此,要求使用專為EMI濾波器設計的Cx、Cy.目前,據了解,因內尚沒有這類電容器生產廠家. 電容Cx或Cy被浪涌電壓擊穿產生的后果,是Cx被擊穿短路,相當于AC電網被短路,至少造成設備停止工作;Cy擊穿短路,相當于將AC電網的電壓加到設備的外殼,它直接威脅人身安全的同時,波及所有與金屬外殼為參考地的電路安全,往往導致某些電路的燒毀. 國際上,耐壓的安全規范各主要工業國家有所區別,表1供參考.表1耐壓安全規范國家和測試機構測試標準高壓測試R-絕緣KV(1Min.)HzP.N→EP→N106Ωhttp://www.rite-emc.com.cn/jsjz/kgdylbq1.htmV(1Min.)德國VDE0565.10565.20565.34,3·Vn1.5050P→NP.N→E15002000100100瑞士SEV1055.19784,3·Vn2·Un+1,5050P→NP.N→E6000100瑞典44329014,3·Vn2·Un+1,5050P→NP.N→E6000100英國BS613BS21354,3·Vn1.52.250500P→NP.N→E20100加拿大CSAC22.2No.8-M1982(2Vn+0.5)1,4/4≥1,4142Vn+1060P→NP.N→E6000/NN=numberCond.11100美國UL12831,01,4141,01,414600600P→NP.N→E2-250-舉例說明:德國VDE0565.2 高壓測試(AC)P,N→E1.5KV/50Hz 1分鐘瑞士SEV1055高壓測試(AC)P,N→E2·Un+1.5KV/50Hz 1分鐘 如最大工作電壓Un＝250V(AC),則2·Un+1.5KV＝2KV美國UL1283 高壓測試(AC)P,N→E1KV/60Hz 1分鐘 可見,共模電容Cy的耐壓測試條件(瑞士)SEV1055比(美)UL1283高出一倍.德國VDE0565.1高壓測試(DC)P→N4.5VnKV 1分鐘 如最大工作電壓Vn＝250V(DC)則 4.3·Vn＝4.3×0.250×2根號2＝3.040KV 1分鐘瑞士SEV1055 高壓測試(DC)P→N4.3VnKV 1分鐘美國UL1283 高壓測試(DC)P→N1.414KV 1分鐘 可見,差電模電容Cx的耐壓測試條件,瑞士也比美國高出一倍左右. 這里要說明的是 a.P→N耐壓測試采用直流電壓的原因是因為Cx容量較大.如采用交流測試,則耐壓測試儀要求電流容量大,造成成本高,體積大.采用直流電壓測試就不存在這種問題.但要將交流工作電壓換成等效的直流工作電壓.如最大交流工作電壓250V(AC)＝250×2根號2＝707V(DC)直流工作電壓.所示UL1283安全規范1414V(DC)＝2·Vn. b.國際著名濾波器專業廠說明書中耐壓測試條件美國 Corcom公司 P,N→E2250V(DC) 1分鐘 P→N1450V(DC) 1分鐘瑞士 Schaffner公司P,N→E2KV(AC) 1分鐘 P→N不測 1分鐘 國內濾波器專業廠一般參考德國VDE安規或參考美國UL安規.3.2泄漏電流與安全 任何典型濾波器電路的共模電容Cy都有一端接金屬機殼.從分壓角度看,濾波器金屬外殼都帶有1/2額定工作電壓,如工作220V(AC),那么外殼帶有110V(AC)電壓.因此,從安全角度出發,濾波器通過Cy到地端的泄漏電流要盡可能的小,否則將危及人身安全.圖12描述了一路泄漏電流通過人體構成大地回路的情況(圖12中E表示濾波器的接地點,FG表示機架的接地點).對地電容應為C1和雜散電容之和.實際上,通過人體的泄漏電流是兩路,所以濾波器泄漏電流應為一路泄漏電流的兩倍.設備中使用的濾波器愈多,泄漏電流也愈大.因此,千萬要加以注意.圖12泄漏電流通過人體示意圖同樣,國際上泄漏電流的安全規范,各主要工業國家也有所區別,表2供參考.表2 泄漏電流的安全規范國家安規名稱對于一級絕緣的設備,泄漏電流的極限值美國UL478UL12835mA,120V,60Hz; 0.5~3.5mA,120V,60Hz加拿大C22.2No.15mA,120V,60Hz瑞士SEV1054-1IEC335-10.75mA,250V,50Hz德國VDE08043.5mA,250V,50Hz這里要說明的是:a.泄漏電流直接和電網電壓、電網頻率成正比.因此,對于400Hz電網頻率要特別注意,否則在相同電網電壓的情況下,同一濾波器的泄漏電流要增加8倍(對于50Hz),很可能不符合安規要求.b.在檢驗濾波器泄漏電流時,一定要采用符合國際規范的測量電路(如圖13所示).測量時,濾波器金屬外殼不能接地,一定要懸浮.c.三相濾波器的泄漏電流應是各相泄漏電流之和. 圖13國際規范的泄漏電流測量電路4正確安裝方法 a.為了濾波器的安全可靠工作(散熱和濾波效果),除濾波器一定要安裝在設備的機架或機殼上外,濾波器的接地點應和設備機殼的接地點取得一致,并盡量縮短濾波器的接地線. 若接地點不在一處,那么濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經兩接地點的途徑時,會將噪聲引入設備內的其他部分. 其次,濾波器的接地線會引入感抗,它能導致濾波器高頻衰減特性的變壞.所以,金屬外殼的濾波器要直接和設備機殼連接.如外殼噴過漆,則必須刮去漆皮;若金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波器時,它與設備機殼的接地線應可能的短. (a)不正確的安裝方法(b)正確的安裝方法圖14濾波器的安裝方法b.濾波器要安裝在設備電源線輸入端,連線要盡量短;設備內部電源要安裝在濾波器的輸出端.若濾波器在設備內的輸入線長了,在高頻端輸入線就會將引入的傳導干擾耦合給其他部分(參見圖15).若設備內部電源安裝在濾波器的輸入端,由于連線過長,也會導致同樣的結果. c.確保濾波器輸入線和輸出線分離 若濾波器輸入、輸入線捆扎在一起或相互安裝過近,那么由于它們之間的耦合,可能使濾波器的高頻衰減降低.若輸入、輸出線必須接近,那么都必須采用雙絞線或屏蔽線. d.要將噪聲濾波器正確地連接到設備內部的每一單元. 若帶有單獨電源的若干單元安裝在一個機殼內,那么必須把每一個單元視為設備的獨立部分.每一單元必須連接各自的噪聲濾波器,否則在機殼內,這些單元中的每一單元的噪聲都會傳導給其他單元(參見圖16). 圖15圖16返回
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@藍黑
開關電源EMI濾波器的正確選擇與使用(連載二)2額定電流與環境溫度 EMI濾波器一般采用高導磁率軟磁材料錳鋅鐵氧體,初始導磁率μi＝700~10000,但其居里點溫度不高,優質的僅為130℃左右.導磁率越高,居里點溫度越低,典型曲線如圖10所示. 除特殊說明外,EMI濾波器說明書給出的額定電流均指室溫+25℃的值;同樣,給出的典型插入損耗或曲線也均指室溫+25℃的值. 隨著環境溫度的升高,主要由電感導線的損耗、磁芯損耗以及周圍環境溫度等原因導致溫度高于室溫,結果難于確保插入損耗的性能,甚至燒壞濾波器.由于濾波電容的最高工作溫度受到限制也是+85℃.我們應該根據實際可能的最大工作電流和工作環境溫度來選擇濾波器額定電流. 圖10 居里點溫度曲線圖11 額定電流與溫度的關系工作電流、額定電流與環境溫度之間存在如下關系: 式中:Ip——容許的最大工作電流; IR——室溫+25℃時的額定電流; Tmax——容許的最高工作溫度,+85℃; Ta——環境溫度; TH——室溫(+25℃). 也可用曲線表示(參見圖11).曲線表示Ip/IR∝Ta.舉例說明:+25℃ Ip＝IR;+45℃ Ip=0.816IR;+55℃ Ip=0.5IR;+85℃Ip＝0.0 因此,要根據工作溫度來正確選擇濾波器的額定電流;或者用改善濾波器的散熱條件(工作環境)來確保濾波器的安全使用.這樣,濾波器務必安裝在有散熱作用的機架、機殼上,切忌安裝在絕緣材料上.3耐壓、泄漏電流與安全3.1耐壓與安全 由于EMI濾波器安裝在AC電網的輸入端,所以除了承受開關電源(濾波器的負載)產生的尖峰脈沖干擾電壓外,還要承受來自電網的浪涌電壓(電流),特別是浪涌電壓,其持續時間長(ms級),能量大(2000伏浪涌電壓是經常出現的).這些干擾電壓由濾波器的Cx、Cy承受.因此,要求使用專為EMI濾波器設計的Cx、Cy.目前,據了解,因內尚沒有這類電容器生產廠家. 電容Cx或Cy被浪涌電壓擊穿產生的后果,是Cx被擊穿短路,相當于AC電網被短路,至少造成設備停止工作;Cy擊穿短路,相當于將AC電網的電壓加到設備的外殼,它直接威脅人身安全的同時,波及所有與金屬外殼為參考地的電路安全,往往導致某些電路的燒毀. 國際上,耐壓的安全規范各主要工業國家有所區別,表1供參考.表1耐壓安全規范國家和測試機構測試標準高壓測試R-絕緣KV(1Min.)HzP.N→EP→N106Ωhttp://www.rite-emc.com.cn/jsjz/kgdylbq1.htmV(1Min.)德國VDE0565.10565.20565.34,3·Vn1.5050P→NP.N→E15002000100100瑞士SEV1055.19784,3·Vn2·Un+1,5050P→NP.N→E6000100瑞典44329014,3·Vn2·Un+1,5050P→NP.N→E6000100英國BS613BS21354,3·Vn1.52.250500P→NP.N→E20100加拿大CSAC22.2No.8-M1982(2Vn+0.5)1,4/4≥1,4142Vn+1060P→NP.N→E6000/NN=numberCond.11100美國UL12831,01,4141,01,414600600P→NP.N→E2-250-舉例說明:德國VDE0565.2 高壓測試(AC)P,N→E1.5KV/50Hz 1分鐘瑞士SEV1055高壓測試(AC)P,N→E2·Un+1.5KV/50Hz 1分鐘 如最大工作電壓Un＝250V(AC),則2·Un+1.5KV＝2KV美國UL1283 高壓測試(AC)P,N→E1KV/60Hz 1分鐘 可見,共模電容Cy的耐壓測試條件(瑞士)SEV1055比(美)UL1283高出一倍.德國VDE0565.1高壓測試(DC)P→N4.5VnKV 1分鐘 如最大工作電壓Vn＝250V(DC)則 4.3·Vn＝4.3×0.250×2根號2＝3.040KV 1分鐘瑞士SEV1055 高壓測試(DC)P→N4.3VnKV 1分鐘美國UL1283 高壓測試(DC)P→N1.414KV 1分鐘 可見,差電模電容Cx的耐壓測試條件,瑞士也比美國高出一倍左右. 這里要說明的是 a.P→N耐壓測試采用直流電壓的原因是因為Cx容量較大.如采用交流測試,則耐壓測試儀要求電流容量大,造成成本高,體積大.采用直流電壓測試就不存在這種問題.但要將交流工作電壓換成等效的直流工作電壓.如最大交流工作電壓250V(AC)＝250×2根號2＝707V(DC)直流工作電壓.所示UL1283安全規范1414V(DC)＝2·Vn. b.國際著名濾波器專業廠說明書中耐壓測試條件美國 Corcom公司 P,N→E2250V(DC) 1分鐘 P→N1450V(DC) 1分鐘瑞士 Schaffner公司P,N→E2KV(AC) 1分鐘 P→N不測 1分鐘 國內濾波器專業廠一般參考德國VDE安規或參考美國UL安規.3.2泄漏電流與安全 任何典型濾波器電路的共模電容Cy都有一端接金屬機殼.從分壓角度看,濾波器金屬外殼都帶有1/2額定工作電壓,如工作220V(AC),那么外殼帶有110V(AC)電壓.因此,從安全角度出發,濾波器通過Cy到地端的泄漏電流要盡可能的小,否則將危及人身安全.圖12描述了一路泄漏電流通過人體構成大地回路的情況(圖12中E表示濾波器的接地點,FG表示機架的接地點).對地電容應為C1和雜散電容之和.實際上,通過人體的泄漏電流是兩路,所以濾波器泄漏電流應為一路泄漏電流的兩倍.設備中使用的濾波器愈多,泄漏電流也愈大.因此,千萬要加以注意.圖12泄漏電流通過人體示意圖同樣,國際上泄漏電流的安全規范,各主要工業國家也有所區別,表2供參考.表2 泄漏電流的安全規范國家安規名稱對于一級絕緣的設備,泄漏電流的極限值美國UL478UL12835mA,120V,60Hz; 0.5~3.5mA,120V,60Hz加拿大C22.2No.15mA,120V,60Hz瑞士SEV1054-1IEC335-10.75mA,250V,50Hz德國VDE08043.5mA,250V,50Hz這里要說明的是:a.泄漏電流直接和電網電壓、電網頻率成正比.因此,對于400Hz電網頻率要特別注意,否則在相同電網電壓的情況下,同一濾波器的泄漏電流要增加8倍(對于50Hz),很可能不符合安規要求.b.在檢驗濾波器泄漏電流時,一定要采用符合國際規范的測量電路(如圖13所示).測量時,濾波器金屬外殼不能接地,一定要懸浮.c.三相濾波器的泄漏電流應是各相泄漏電流之和. 圖13國際規范的泄漏電流測量電路4正確安裝方法 a.為了濾波器的安全可靠工作(散熱和濾波效果),除濾波器一定要安裝在設備的機架或機殼上外,濾波器的接地點應和設備機殼的接地點取得一致,并盡量縮短濾波器的接地線. 若接地點不在一處,那么濾波器的泄漏電流和噪聲電流在流經兩接地點的途徑時,會將噪聲引入設備內的其他部分. 其次,濾波器的接地線會引入感抗,它能導致濾波器高頻衰減特性的變壞.所以,金屬外殼的濾波器要直接和設備機殼連接.如外殼噴過漆,則必須刮去漆皮;若金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波器時,它與設備機殼的接地線應可能的短. (a)不正確的安裝方法(b)正確的安裝方法圖14濾波器的安裝方法b.濾波器要安裝在設備電源線輸入端,連線要盡量短;設備內部電源要安裝在濾波器的輸出端.若濾波器在設備內的輸入線長了,在高頻端輸入線就會將引入的傳導干擾耦合給其他部分(參見圖15).若設備內部電源安裝在濾波器的輸入端,由于連線過長,也會導致同樣的結果. c.確保濾波器輸入線和輸出線分離 若濾波器輸入、輸入線捆扎在一起或相互安裝過近,那么由于它們之間的耦合,可能使濾波器的高頻衰減降低.若輸入、輸出線必須接近,那么都必須采用雙絞線或屏蔽線. d.要將噪聲濾波器正確地連接到設備內部的每一單元. 若帶有單獨電源的若干單元安裝在一個機殼內,那么必須把每一個單元視為設備的獨立部分.每一單元必須連接各自的噪聲濾波器,否則在機殼內,這些單元中的每一單元的噪聲都會傳導給其他單元(參見圖16). 圖15圖16返回
你真是太好了謝謝了
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@藍黑
這個我想想.要不我全傳上來.我也是轉載的!
再請教你一個問題.我不明白
情況是這樣的
我把我的直流電源用100m示波器監視起來
然后把我的開關電源的插頭插入插座,在插頭和插座接觸是冒火花,
示波器出現如圖所示波形.(直流電源和開關電源用同一個插座)
就是這個波形.讓我的cpld工作不穩定.
請問高手.怎樣消除這樣的振蕩.
是電磁干擾的影響嗎? 是這個開關電源的濾波器沒做好嗎(這個開關電源是其他公司買的)
開關電源的FG我也重新引出來接地了,
倒過來,其他設備的瞬時接入,也影響我的開關電源的輸出,影響的波形圖也差不多
500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='這是一張縮略圖，點擊可放大。\n按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放';this.style.cursor='hand'}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://u.dianyuan.com/bbs/u/21/1094478954.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);">
情況是這樣的
我把我的直流電源用100m示波器監視起來
然后把我的開關電源的插頭插入插座,在插頭和插座接觸是冒火花,
示波器出現如圖所示波形.(直流電源和開關電源用同一個插座)
就是這個波形.讓我的cpld工作不穩定.
請問高手.怎樣消除這樣的振蕩.
是電磁干擾的影響嗎? 是這個開關電源的濾波器沒做好嗎(這個開關電源是其他公司買的)
開關電源的FG我也重新引出來接地了,
倒過來,其他設備的瞬時接入,也影響我的開關電源的輸出,影響的波形圖也差不多
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