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EMI电源滤波器介绍

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敏感电流的选择和漏电流测试方法更新时间:2016-01-19    浏览次数:

       敏感电流的选择:

工作电流的大小,会对EMI滤波器的性能有很大影响。大家都知道,电感是在磁芯上绕制的,磁芯和导线都存在损耗,工作电流越大损耗转换的热量也越大。滤波器内的磁芯、电容和输出端子,能承受的温度是有一定限度的,如锰锌铁氧体磁芯的居里温度约为120~130℃,聚脂薄膜电容的最高工作温度+85℃等,所以与其说敏感的电流不如说敏感的温度更为妥当。

说明书中所指的额定电流,如不特别声明,一般都指室温25℃的工作电流,在实际工作中由于存在损耗,所以滤波器内的温度要升高,最后平衡在某一高于室温的温度上,例如+45℃,这时滤波器的性能会发生变化,可靠性要有所下将。为了保持滤波器的原有性能,一个途径是改善滤波器的散热条件,如金属外壳的滤波器要安装在设备的金属底板上或设备的金属机架上等等。另一途径在是选用滤波器的额定电流时,要留有一定的余量,因为滤波器的最大工作电流与环境温度存在一定的关系。若Ir表示室温+25℃的额定电流,Ip表示允许最大工作电流,则Ip /Ir存在的关系见表1:

表1  最大工作电流与环境温度的关系

环境温度

20℃

25℃

35℃

45℃

55℃

70℃

75℃

85℃

Ip/Ir

1.03

1

0.9

0.8

0.7

0.5

0.4

0

       表1说明在选用EMI滤波器的额定电流时,一定要考虑环境温度及在该温度下允许的最大工作电流,如环境温度为45℃,那么允许的最大工作电流是额定电流的0.8。

特别要指出的是,有差模电感的EMI滤波器,它对温度就更敏感了,因为差模电感与共模电感不同,由于共模电感上的两个对称绕组是反向绕制的,对于工作中的电流,在磁芯上产生的磁场相互抵消,将磁芯上的损耗降到最底;而差模电感则不然,它只有单一绕组,所以在同一工作电流下磁芯的损耗要大得多,同时还要考虑工作中的电流是否会导致磁芯的饱和,一旦磁芯饱和差模电感就会丧失电感量。 以上这些因素导致差模电感量较小和EMI滤波器的体积较大。

另一个敏感电流是泄漏电流,虽然泄漏电流是一个涉及人身安全的指标,但往往被用户忽略。它的内在含意可从示意图图1中看到。

图1  泄漏电流


    图1中的EMI滤波器电路和110电路完全一样,由于共模电容C1、C2相互连接的中点E要接地FG,而C1、C2的另一端又跨接在AC电源的两端,所以中点E的电压等于1/2 AC电源的电压,换句话说,图4中的电源外壳上带有1/2 AC电源的电压,一旦人去触摸电源外壳时,便有泄漏电流通过人体到地(特别是空气潮湿的时候)。为了安全,国际上对泄漏电流有严格的要求,见表2:

                 

国家

安规名称

对于一级绝缘的设备,泄漏电流的极限值

美国

UL478
UL1283

5mA,120V,60Hz
0.5-3.5mA,20V,60Hz


加拿大


 C22.2No.1


5mA,120V,60Hz


瑞士


   SEV1054-1
 IEC335-1


0.75mA,250V,50Hz


德国


VDE0804


3.5mA,250V,50Hz

                                                                                                         表2  泄漏电流的安全规范


表2 中的VDE0804  3.5mA 250V  50Hz告诉我们3.5mA是允许的最大泄漏电流(但用于屏蔽室的EMI滤波器,为了提高低频端的插入损耗,拼命加大共模电容,导致泄漏电流非常大,一般都在A级)。从安全的角度讲,泄漏电流越小越好,例如用于医疗设备的EMI滤波器,允许的最大泄漏电流仅几~几十μA 。

但千万要注意以下三个问题:

①国际上规定泄漏电流是在AC 250V 50Hz条件下测量的值。但用户往往与测量耐压时的漏电流值混淆在一起,由于测量耐压的电压很高,所以它的漏电流值要高的多。              

②由于一般用于50Hz的EMI滤波器也能用于400Hz,所以往往忽略了400Hz工频要比50Hz工频高出8倍,所以理论上在AC 250V 400Hz条件下测量的值也应是AC 250V 50Hz条件下测量值的8倍。如果超标,则需要另选适用于400Hz的EMI滤波器。

③由于三相滤波器的泄漏电流是各相泄漏电流之和, 所以三相滤波器的泄漏电流一般比单相滤波器的泄漏电流大。


泄漏电流测试方法:

泄漏电流是指电源滤波器接入额定电压后,滤波器接地端到电源任一一端的电流,测试原理如下:

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