電源濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，又名“電源EMI濾波器”，或是“EMI電源濾波器”，一種無源雙向網(wǎng)絡(luò)，它的一端是電源，另一端是負(fù)載。電源濾波器的原理就是一種——阻抗適配網(wǎng)絡(luò)：電源濾波器輸入、輸出側(cè)與電源和負(fù)載側(cè)的阻抗適配越大，對電磁干擾的衰減就越有效。濾波器可以對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。

電源濾波器的目的是在抑制電磁噪聲，噪聲的影響可分為以下二種：1)發(fā)射(Emissions)：是要將由設(shè)備產(chǎn)生，影響電源或其他設(shè)備的噪聲降到法規(guī)(例如FCC part 15)允許值以下，例如由開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲。2)抗擾(Immunity)：是要將進入設(shè)備的噪聲降低到不會使設(shè)備出現(xiàn)異常動作的程度，例如用在廣播電臺發(fā)射設(shè)備中的儀器。電源濾波器要抑制的噪聲可分為以下的二種：1)共模：在二條(或多條)電源線都相同的噪聲，可視為電源線對地的噪聲。2)差模：電源線和電源線之間的噪聲。同一個電源濾波器對于共模噪聲及差模噪聲的抑制能力會有所不同，一般會用頻率對應(yīng)抑制量(以分貝表示)的頻譜來說明。

1. 分析電磁干擾的類型

差模干擾和共模干擾的區(qū)分：

首先要確定開關(guān)電源中主要的電磁干擾類型。差模干擾是指在兩根電源線之間存在的干擾信號，其電流在兩根線中大小相等、方向相反。共模干擾則是指在電源線與地之間存在的干擾信號，兩根電源線中的干擾電流方向相同。一般通過專業(yè)的電磁干擾測試設(shè)備來測量和分析干擾類型。例如，使用頻譜分析儀可以觀察到干擾信號的頻率分布和幅度，從而判斷是差模還是共模干擾占主導(dǎo)。

干擾頻率范圍的確定：

了解電磁干擾的頻率范圍至關(guān)重要。開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾頻率范圍較廣，通常從幾十 kHz 到幾百 MHz。通過測試確定主要干擾頻率后，就能有針對性地選擇濾波器的截止頻率。例如，如果主要干擾頻率在 100kHz - 1MHz 之間，那么濾波器的截止頻率應(yīng)適當(dāng)?shù)陀?100kHz，以有效濾除干擾信號。

2. 根據(jù)干擾類型選擇濾波器類型

差模濾波器：

結(jié)構(gòu)和原理：

差模濾波器主要由差模電感和差模電容組成。差模電感一般是一個繞在磁芯上的線圈，它對差模電流呈現(xiàn)出一定的電感抗，阻止差模干擾信號通過。差模電容則是連接在兩根電源線之間，用于旁路差模高頻干擾信號到地。

適用場景：

當(dāng)開關(guān)電源的差模干擾較為嚴(yán)重時，如在電源輸出端出現(xiàn)較大的紋波電壓，差模濾波器可以有效降低紋波。例如，在一些對輸出電壓穩(wěn)定性要求較高的電子設(shè)備電源(如電腦主板電源)中，差模濾波器是必不可少的。

共模濾波器：

結(jié)構(gòu)和原理：

共模濾波器的核心元件是共模電感和共模電容。共模電感有兩個繞組，分別繞在同一個磁芯上，當(dāng)共模電流通過時，兩個繞組產(chǎn)生的磁場方向相同，電感量加倍，對共模電流產(chǎn)生很大的阻抗。共模電容則是連接在電源線與地之間，用于濾除共模干擾信號。

適用場景：

在開關(guān)電源中，由于開關(guān)器件的高速開關(guān)動作和電路布局等因素，很容易產(chǎn)生共模干擾。共模濾波器適用于抑制這種共模干擾，特別是在抑制電磁輻射方面效果顯著。例如，對于需要通過電磁兼容性(EMC)認(rèn)證的開關(guān)電源產(chǎn)品，共模濾波器是關(guān)鍵的組成部分。

3. 考慮濾波器的參數(shù)

電感值的選擇：

差模電感：

差模電感值的大小影響對差模干擾的抑制效果。一般來說，電感值越大，對低頻差模干擾的抑制能力越強，但過大的電感值可能會導(dǎo)致電感體積過大、成本增加以及在高頻時性能下降。在實際選擇中，需要根據(jù)干擾頻率和電流大小來確定。例如，對于小功率開關(guān)電源(功率小于 100W)，差模電感值可以選擇在幾百微亨到幾毫亨之間。

共模電感：

共模電感值的選擇同樣要考慮干擾頻率和電流。共模電感值越大，對共模干擾的抑制效果越好，但也會帶來類似差模電感的問題。通常，共模電感值在幾毫亨到幾十毫亨之間。例如，在一些醫(yī)療設(shè)備電源中，為了確保良好的電磁兼容性，共模電感值可能會選擇較大的值。

電容值的選擇：

差模電容：

差模電容用于旁路差模干擾信號，其電容值的選擇要考慮濾波頻率和耐壓值。一般來說，電容值越大，對高頻差模干擾的濾波效果越好，但要注意耐壓值要滿足電源的工作電壓要求。例如，在常見的開關(guān)電源中，差模電容可以選擇在幾百納法到幾微法之間，耐壓值根據(jù)電源輸入電壓而定，一般為輸入電壓峰值的 1.5 - 2 倍。

共模電容：

共模電容的作用是濾除共模干擾信號，其電容值通常比差模電容小。共模電容值的選擇要考慮電磁干擾的頻率和電源的接地情況。一般在幾納法到幾十納法之間。例如，在通信設(shè)備電源中，共模電容值可能會根據(jù)通信頻段的要求進行調(diào)整，以確保良好的電磁兼容性。

高壓環(huán)境下的選型要點

高壓環(huán)境主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)的大型設(shè)備，如變電站、高壓輸電線路等，電壓通常在10kV以上。在高壓環(huán)境下，電源濾波器的選型面臨著更高的技術(shù)要求。額定電壓必須嚴(yán)格滿足高壓電網(wǎng)的要求，并且要具備足夠的耐壓能力，以承受可能出現(xiàn)的過電壓沖擊。例如，在110kV的高壓輸電系統(tǒng)中，濾波器的額定電壓和耐壓等級需要經(jīng)過精確計算和嚴(yán)格測試，確保在各種惡劣條件下都能穩(wěn)定工作。

環(huán)境適應(yīng)性也是高壓環(huán)境下選型的重要考慮因素。高壓設(shè)備通常安裝在戶外或惡劣的工業(yè)環(huán)境中，電源濾波器需要具備良好的耐候性、防潮性和防塵性，以應(yīng)對高溫、低溫、潮濕、灰塵等惡劣環(huán)境的影響。同時，高壓環(huán)境下的電磁干擾強度更大，對濾波器的插入損耗和濾波帶寬要求更高。需要選擇具有高性能的濾波器，能夠有效抑制高壓電網(wǎng)中的各種電磁干擾，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

不同電壓等級下，電源濾波器的選型要點各不相同。在低壓、中壓和高壓環(huán)境下，都需要綜合考慮額定電壓、額定電流、插入損耗、阻抗匹配和環(huán)境適應(yīng)性等因素，選擇合適的電源濾波器，為電子設(shè)備和電力系統(tǒng)提供可靠的電磁干擾防護。

電源濾波器又稱“電源EMI濾波器”或者“EMI電源濾波器”，這是一種由電容、電感和電阻組成的濾波器，是濾波器的一種。它的作用是：對特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到所需要的有效信號。

它是一種無源雙向網(wǎng)絡(luò)，一端是電源，另一端是負(fù)載，因此是一種阻抗適配網(wǎng)絡(luò)，主要是針對電源端口電磁騷擾的特點而設(shè)計，電源濾波器一般都設(shè)計為低通式，作為電子產(chǎn)品，工作的可靠性是它重要的特點，由于電磁噪聲存在使得電子產(chǎn)品受到其他設(shè)備的干擾導(dǎo)致工作異常。對于任何電源線上高頻傳導(dǎo)騷擾信號，都可以用差模干擾信號和共模干擾信號來描述。差模干擾在兩傳輸導(dǎo)線之間流動，屬于對稱性干擾;共模干擾在傳輸導(dǎo)線與地之間傳輸，屬于非對稱性干擾。

電源濾波器原理

如下圖是電源濾波器典型電路圖，其中：C1、C2是差模電容器，一般稱為X電容，電容容量很多時候選擇在0.01μF到0.47μF之間;Y1和Y2是共模電容，一般稱為Y電容，電容量不宜過大，一般在幾十納法左右，選的太大容易引起漏電;L1為共模扼流圈，它為同向繞在同一個鐵氧體環(huán)上的一對線圈，電感量約為幾毫亨，對于共模干擾電流，兩個線圈產(chǎn)生的磁場是同方向的，共模扼流圈表現(xiàn)出較大的阻抗，從而起到衰減干擾信號的作用;而對于差模信號，兩個線圈產(chǎn)生的磁場抵消，因此不會影響到電路的性能。需要注意的是這是一級濾波器電路，如果想要效果得到更好可以采用二級濾波。

電源濾波器性能指標(biāo)

判斷一個電源濾波器優(yōu)劣就要了解電源濾波器有哪些性能指標(biāo)，電源濾波器的主要參數(shù)有：額定電壓、額定電流、漏電流、絕緣電阻、耐壓值、工作溫度、插入損耗等。其中最重要的是插入損耗，插入損耗經(jīng)常用“IL”來表示，有時候也稱插入衰減，這項指標(biāo)是價電源濾波器性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)，通常用分貝數(shù)或頻率特性曲線來表示。它是指濾波器接入線路前后，測試信號從電源端傳到負(fù)載端的功率比或端口電壓比。分貝數(shù)越大，說明抑制干擾的能力就越強。例如插入損耗有些可以用50歐姆測試系統(tǒng)測試。

如何選擇因此選購電源濾波器時候，要充分考慮相數(shù)、額定電壓、額定電流、漏電流大小、認(rèn)證、體積以及形狀、插入損耗等，額定電壓/電流要符合產(chǎn)品所需，漏電流不能選擇太大的，選擇有相關(guān)認(rèn)證體系的電源濾波器，體積和形狀根據(jù)實際來決定，插入損耗選擇抑制能力強一點的等等。

除了這些還需要根據(jù)實際需要，例如有些電源濾波器是軍用級的有些是工業(yè)級的，有些是家庭設(shè)備專用，有些是變頻器專用，有些是醫(yī)療設(shè)備專用......只有確定了使用對象才能選擇好適合自己的電源濾波器，其實只要基本條件滿足的話，很多時候都是考慮價格成本的問題。