摘要：從磁性材料的角度指出了共模與差模抗干擾濾波器中電感材料的選擇原則。指出必須根據干擾信號的類型(共模或差模)選取對應的磁性材料，并按照所需抑制頻段研制該材料的磁性能，使之適合該抑制頻段需要，只有這樣才能得到最佳的抗干擾效果。最后本文指出由于開關電源的微型化，促進抗干擾電感器件向片式化和薄式化的發展。

　　1引言

????????隨著開關電源類的數字電路的普及和發展，電子設備輻射和泄漏的電磁波不僅嚴重干擾其他電子設備正常工作，導致設備功能紊亂、傳輸錯誤、控制失靈，而且威脅著人類的健康與安全，已成為一種無形污染，并不遜色于水、空氣、噪聲等有形污染的危害。因此降低電子設備的電磁干擾(EMI)已成為世界電子行業關注的問題。為此歐洲共同體有關EMC委員會制定有關法令于1992年1月1日開始實施，歷時4年后于1996年1月1日最終生效。該法令指出凡不符合歐洲和國際EMC標準規定的產品一律不得進入市場銷售，違者重罰，同時把EMC認證和電氣安全認證作為一些產品認證的首要條件。此舉引起世界電子市場巨大的震動，EMC成為影響國際貿易一個重要的指標。為了與國際接軌，我國也相繼制定了有關EMC法規。為此我國多次召開電磁兼容標準與論證會，建議自1997年1月1日起在市場上流通的電子設備必須制定、設計對無線電干擾的抑制措施，安置抑制元器件，使產生的電磁干擾不超過標準規定的電平。于2001年1月1日起凡進入市場產品必須有EMC標志。這是我國電子產品參與國際市場競爭的第一步。

　　2抗干擾濾波器特征

　　抗干擾濾波器與通常的信號濾波器之間有著概念上的區別。信號濾波器是在阻抗匹配的條件下工作，即通過濾波器要保持輸入與輸出信號振幅不變為前提，將其中部分頻域作預期的處理和變換。而EMI濾波器用于抑制進入設備與出自設備的電磁干擾，具有雙向抑制性。因此這就要求EMI濾波器的端口處與設備產生最大失配。這樣才能使濾波器對電磁干擾的衰減等于自身網絡的衰減再加上輸入和輸出端口所產生的反射，必須遵循如下規律，見表1。其中Rs為電網輸入阻抗，隨著電量大小而變化;RL是EMI濾波器的輸出阻抗，隨負載大小而變。

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　　從電學角度來說只有阻抗不匹配的條件下才能在濾波器內產生最大的吸收(或損耗)，用EMC俗語稱之為“濾波器插入損耗”。EMI濾波器主要是消除或降低傳導干擾。實際上傳導干擾又分為共模干擾和差模干擾，所謂共模干擾是指相線與地線之間干擾信號的相位相同、電位相等，而差模干擾是相線間干擾信號相位差180°(電位相等)。因此濾波電路也分為抗

　　共模和抗差模干擾電路，參見圖1。

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　　圖1抗共模和抗差模干擾電路

　　圖中LC1,LC2，Cy1,Cy2構成共模濾波電路，LC1,LC2為共模濾波電感，而Ld1,Ld2,Cx1,Cx2構成差模電路。共模電感Lc一般數值0.3mH～38mH，共模電容Cy，只要控制在漏電電流于<1mA條 件 下 ， 選 擇 較 大 數 值 為 準 。 而 差 模 電 感 Ld一 般 在 幾 十 至 幾 百 微 亨 ， 其 電 容 應 選 耐 壓 大 于 1.4kV的 陶 瓷 或 聚 酯 電 容 。 Ld1,Ld2差 模 電 感 、 電 容 值 越 大 ， 低 頻 效 果 越 好 。 市 場 上 購 買 的 EMI濾 波 器 大 都 是 對 共 模 干 擾 設 計 的 ， 對 差 模 抑 制 效 果 很 差 。 實 際 上 開 關 電 源 中 共 模 與 差 模 干 擾 同 時 存 在 ， 特 別 對 于 有 源 功 率 因 數 校 正 電 路 中 差 模 干 擾 的 強 度 很 大 。 對 于 開 關 電 源 ， EMI濾 波 器 對 高 頻 的 EMI信 號 抑 制 比 低 頻 的 EMI傳 導 消 除 容 易 得 多 。 常 常 利 用 共 模 電 感 的 差 值 形 成 的 差 模 電 感 就 能 消 除 300kHz～ 30MHz傳 導 干 擾 電 平 。 設 計 和 選 用 濾 波 器 一 定 要 根 據 電 路 的 實 際 需 要 而 定 。 首 先 測 出 傳 導 干 擾 電 平 與 所 規 定 的 EMC標 準 極 限 比 較 ， 一 般 0.01MHz～ 0.1MHz是 差 模 干 擾 起 主 導 作 用 ， 0.1MHz～ 1MHz是 差 模 與 共 模 干 擾 聯 合 作 用 ， 而 1MHz～ 30MHz主 要 是 共 模 干 擾 起 作 用 。 根 據 實 驗 結 果 來 判 斷 和 選 擇 對 超 標 信 號 有 抑 制 作 用 的 濾 波 器 或 器 件 。 當 然 實 際 操 作 相 當 復 雜 ， 要 有 相 當 高 的 技 術 水 平 和 經 驗 。

　　3EMI濾波器中電感材料的選擇

　　降低電子設備的電磁干擾已成為電子產品是否有市場的關鍵問題。而軟磁材料已成為EMI濾波器中不可少的元件，并起著舉足輕重的作用。現在用軟磁材料制成的各種抑制EMI元器件廣泛地應用于各種電子電路和設備之中。這是因為軟磁材料具有它獨特的性能，致使其在抗電磁干擾領域發揮主要作用。然而，電子產品生產廠家希望能得到通用EMI濾波器對所有的電子設備都能把干擾降低到標準以下，這是不現實的。EMI濾波器的設計要根據該電子設備的EMC標準，即需要衰減EMI信號的頻段范圍和超標電平高低來選擇，特別是其中的軟磁材料。因為軟磁材料種類繁多，各有自己的電磁特征。除了基本磁參數如Bs,μi損耗外，還要利用它們的電特性、電阻率、頻寬、阻抗等。根據所需衰減干擾信號范圍，確定對應的濾波電路，然后再精心挑選適合于該頻段的磁性材料，濾波電感才能達到最經濟和最佳效果。想用一種材料滿足各種抗干擾濾波器是不能達到預期效果的，必需選用適合該頻段的磁性材料。從材料的觀點看，EMI濾波器的作用是阻隔不需要的信號并以發熱的形式消耗掉，而讓需要的信號無衰減或幾乎不衰減地通過。值得指出的是以發熱形式所消耗掉的能量并不是指線圈在電流作用下的焦耳熱(即I2R)。故在繞制線圈時一定要選用足夠大線徑的銅線，盡量減少這種能量的損耗。從電學觀點可把濾波器中帶有磁性材料的電感在頻率較低時等效為純電感L和純電阻R的串聯，其阻抗Z=R+jωL。對于平均直徑為D的圓環，根據安培定律和電磁感應定律可得到：

　　e=N1S·dB/dt

　　H=N1I/l

　　式中N1，I——為環形磁芯上激磁線圈匝數和電流;

　　S——磁芯截面積;

　　l——平均磁路長度(πD)。

　　用相量表示為：

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　　式中μ=μ′-jμ″

　　磁芯在低頻時可等效為：Z=R+jωL=E/Im

　　代入上式

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　　于是可以得到:

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