濾波電感在電源抗干擾中的應用分析

代入上式

于是可以得到:

通過上式把磁學參數與電學參數直接聯系起來。它表示磁性材料的磁性參數在電路中充當的角色。式(1)表述電路中的電感直接與磁材料的彈性磁導率μ′有關，表示器件的儲能大小與頻率無關的純電感性。而電路中電阻R與磁性材料復數磁導率的虛數部分μ″有關。式(2)則既與材料的渦流損耗、磁滯損耗及剩余損耗等有關，并且與頻率也有關。反映在電學上就相當于等效電阻R。最后都轉變成器件的熱能散發到空間，而EMI濾波器中的電感能夠濾去干擾信號就是利用了磁性材料的這一特征。從另一個角度看，EMI濾波電感發熱是正常的，只要不影響電路的正常工作就行了。圖2是濾波器電感在串聯等效電路中R與頻率關系曲線。相當于電感的插入損耗曲線。在低頻段即fEMI濾波器可分為共模抗干擾濾波器和差模抗干擾濾波器。因此對濾波電感的磁性能要求完全不同。現簡述如下：

圖2插入損耗與頻率關系

圖3不同磁性材料的頻率與阻抗曲線

表2不同磁性材料磁性能對比

　　（1）共模濾波電感材料的選擇共模電感線圈如圖1中Lc1,Lc2是繞在磁環上的兩只獨立的線圈，所繞圈數相同，繞向相反。使EMI濾波器接入電路后，兩只線圈產生的磁通在磁芯中相互抵消，不會使磁芯飽和。由于干擾信號比較弱，所以磁芯一般工作在低磁場的區域，選用磁性材料要求具有較高的初始磁導率μ0的材料做共模濾波電感。但也不是初始磁導率愈高愈好，還要考慮磁性材料在電路中的電特性。為了說明，下面選擇不同類型高μ0的軟磁材料在同樣條件下測其頻率與阻抗關系曲線，反映出電感磁芯的插入損耗變化趨勢，其性能如表2及圖3所示。

曲線IV是外國專門用于抗共模干擾用的電感磁芯（Mn－Zn鐵氧體），與國產鐵氧體相比較，在低頻段100Hz～10000Hz，由于材料本身電阻率高，交流等效電阻小，說明在這個頻段干擾信號損耗很小，電流中主要以感抗起主要作用，可見鐵氧體材料對低頻干擾信號沒有一點抑制作用，而超微晶和1J851材料由于材料電阻率比較低，隨頻率的增加損耗也增加，可以看出磁芯渦流損耗引起的等效電阻R比鐵氧體大得多。在10kHz～100kHz的頻段R不斷增加，對該頻段的干擾信號的抑制也不斷增強，其中1J851和超微晶材料對干擾信號抑制衰減最大而鐵氧體則很小。這對于線性濾波器來說，工作頻率在50Hz～60Hz或400Hz～800Hz的電源要消除或衰減頻率小于10kHz的干擾信號，最好選用金屬磁性材料（或非晶超微晶)。而鐵氧體在這個頻段對干擾信號的吸收顯然沒

圖4不同磁粉芯的阻抗隨頻率變化曲線