電磁干擾濾波器

電磁干擾濾波器的功能就是保持電子設備的內部產生的噪聲不向外泄漏,同時防止電子設備外部的交流線路產生的噪聲進入設備。

概述

電磁干擾濾波器,又名“EMI濾波器”是一種用於抑制電磁干擾,特別是電源線路或控制信號線路中噪音的電子線路設備。
只要有電子信號的存在,在其附近使用的電子產品就有可能存在著電磁干擾(EMI)的問題。電磁干擾是一個常見於日常生活中的問題。例如:電視噪聲、收音機雜音,以及飛機起降時容易受到電子產品所發出電磁波訊號影響而導致電子儀表不正常的情形等。隨著科技的日益進步,電子產品的普及和多樣化也愈來愈廣,日常生活周圍所存在的電磁噪聲隨之愈來愈多,電磁干擾的問題也更加複雜。因此,電子產品在板及系統設計時,就應考慮電磁干擾的問題,以免產品出售後無法正常使用,或因嚴重影響其它電子產品的操作而遭到顧客退貨。

功能

電磁干擾濾波器的功能就是保持電子設備的內部產生的噪聲不向外泄漏,同時防止電子設備外部的交流線路產生的噪聲進入設備。

架構

電磁干擾濾波器通常由無源電子元件的網路組成,這些元件包括電容和電感,它們組成LC電路

工作原理

因為有害的電磁干擾的頻率要比正常信號頻率高得多,所以電磁干擾濾波器是通過選擇性地阻攔或分流有害的高頻來發揮作用的。基本上,電磁干擾濾波器的感應部分被設計作為一個低通器件使交流線路頻率通過,同時它還是一個高頻截止器件,電磁干擾濾波器的其他部分使用電容來分路或分流有害的高頻噪聲,使這些有害的高頻噪聲不能到達敏感電路。這樣,電磁干擾濾波器顯著降低或衰減了所有要進入或離開受保護電子器件的有害噪聲信號。

電磁干擾濾波器發展

隨著電子產品集成度愈來愈高,所包含的功能愈來愈多,且售價愈來愈低,電子產品所遇到電磁干擾的問題自然也就更加嚴重。電子產品為實現重量輕、體積超薄、小巧的目標,以迎合消費者易於攜帶的需求,在電路板的設計上以高集成度為設計導向:採用相同功能、但體積或面積更小的組件,拿掉原本用作電磁干擾防護的金屬禁止、改用更細的地線或更小塊的地平面(groundplane)用作接地等。這些措施不僅能達到使產品外形輕巧的目的,更能節省許多產品開發的費用以及量產後的成本,但卻極不利於電磁干擾問題的解決。
為有效解決電子產品電磁干擾的問題,並能兼顧靜電放電(ESD)防護的功用,可以採用具有靜電放電防護功能的電磁干擾濾波器(EMI+ESDfilter)。圖1所示即為常見的π型低通濾波器。在Input及Output端點之間的組件,可以是電阻或是電感組件。是採用電阻還是電感,應視產品的實際套用所需而定。

電磁干擾濾波器靜電放電防護

在靜電放電防護方面,該系列產品中的瞬時電壓抑制器具有極低的箝位電壓(Vclamp)、抗靜電防護效果更可高達1萬7千伏特以上(IEC61000-4-2,ctactmode±17kV)。
在靜電放電事件的高導通電流下,瞬時電壓抑制器的箝位電壓越低則越能適時地被導通,以使受保護電路免於遭受靜電放電的侵害而永久受損失效。圖3所示為利用傳輸線脈衝產生系統(TLP)所量得的箝位電壓比較圖。由圖中可以清楚看到,晶焱科技套用於液晶的電磁干擾濾波器,在17安培的高靜電放電電流下具有最低的箝位電壓,可以非常有效地提供受保護電路一個快速有效的靜電放電旁通路徑。

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