认证与实验室 特种滤波器件对电磁干扰的抑制 Ｔｈｅ ｔｌｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ｏｆＳｐｅｃｉａｌ－ｔｙｐｅｄ Ｆｉｌｔｅｒ ｏｎ ＥＭＩ 北京科力亚特科技有限责任公司 Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｃｒｅａｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ 摘要：由于电路的工作频率和周围环境中的电磁干扰频率越来越高，在产品实验过程中暴褥的问题也日益 增多。如何抑制电磁干扰问题？文中提供了以下三种滤波元件（馈通滤波器、滤波连接器、滤波阵列板）来帮 助大家解决电磁干扰问胚。 关键字：电磁干扰；电磁兼容；馈通滤波器；滤波连接器；滤波阵列板 中图分类号：ＴＮ０３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００３－０１０７（２００８）１０－００７９－０３ ／￣ｓｌｒｅｅｔ—Ａｓ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃｏｍｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｅｎｖｌ— ｒｏｎｍｅｎｔ ｂｅｅｏ￣ｎｅｓ ｈｉｇｈｅｒ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ．ｔｈｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｓ ａｌｓｏ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｓｅ Ｈｏｗ ｔｏ ｒｅｓｔｒａｉｎ ｅｌｅｃ— ｔｒｏｍａｇｎｅｔ￣ｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ？Ｔｈｉｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｈｒｔｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ（ｆｅｅｄ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ．ｆｉｌｔｅｒ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ，ｆｉｌｔｅｒ ｐｌａｔｅｓ）ｔｏ ｈｅｌｐ ｕｓ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥＭＩ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ；ｆｅｅｄ－ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ；ｆｉｌｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ；ｆｉｌｔｅｒ ｐｌａｔｅｓ ＣＬＣ ｎｕ ｔｂｅｒ：ＴＮ０３ Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：Ｂ ／￣ｒｔｉｃｔｅＩＤ：１００３—０１０７（２ＯＯ８）１０—００７９—０３ １引言 当代信息科技迅猛发展，在科研与生产过程中暴露出的 ２）安装在线路板的地线层上，如图２。 电磁干扰问题１３益增多——由于电路的工作频率和周围环境 中的电磁干扰频率越来越高，将滤波器安装在线路板上所暴 露 的高频滤波不足问题１３益突出。为此，解决高频滤波的 根本方法就是使用馈通型滤波器（图１）及其延伸产品滤波 阵列板和滤波连接器。滤波器安装在金属面板上，具有很低 的接地阻抗，并且利用金属面板隔离滤波器的输入和输出， 层 因此滤波器具有非常好的高频滤波效果。 本文根据馈通滤波器及其延伸器件的特点讲解在应用过 程中的实际解决方法。 图２馈通滤波器安装在ＰＣＢ板 在多层线路板上，可以利用线路板的地线层做隔离层和 接地层。 ３）安装在电路之间的隔离板上，如图３。 当条件不具备，馈通滤波器不能安装在屏蔽体面板或地 线面上时，安装在金属隔板上也具有普通电容（包括三端电 容）不可比拟的高频滤波作用。 馈通滤波器有焊接式安装和螺纹安装两种。焊接式安装 的优点是节省空间，滤波性能可靠。但在将滤波器焊接到面 板上时，由于面板的热容量远大于滤波器的热容量，因此焊 图１馈通滤波器 接的局部温度有可能达到很高，造成滤波器损坏。焊接时要 注意控制焊接的时间和温度。 螺纹安装方式简单易行，可以在面板上打通孔，用螺母 将馈通滤波器拧紧，也可以直接在面板上打带螺纹的孔，将 ２馈通滤波器的使用方法 馈通滤波器的使用方法有以下三种： １）安装在屏蔽体（屏蔽盒、屏蔽机箱等）的面板上。 这是最基本的使用方法，当有导线要穿过屏蔽体时，就 需要在屏蔽体的面板上安装馈通滤波器，使导线通过馈通滤 波器穿过屏蔽体。 馈通滤波器直接拧上。无论使用哪一种方法，要注意两点， 一是扭矩不能太大，馈通滤波器虽然从外表上看与螺钉一样 坚固，但是由于内部时空心的，扭矩过大会造成损坏。二是 在安装时要套上锯齿垫片，这样可以保持良好的接触。 ２００８第 圃 三 接器是完全相同的，可以直接取代普通连接器。 不同的是滤波连接器的每个针∞ 舳 （孑Ｌ）上安装了一个低通 ∞ ∞ 加 Ｏ 滤波器，滤除信号线上的高频干扰。 使用滤波阵列板时，要注意的问题是：～定要在滤波阵 列板与安装面板之间安装电磁密封衬垫，否则在缝隙处会有 ＰＣＢ地线 图３馈通滤波器安装在隔离板 ３馈通滤波器的电路 滤波器的电路结构Ｃ型（单个穿心电容）、Ｌ形（一个 穿心电容加一个电感）、Ｔ形（两个电感加一个穿心电容）、 盯形（两个串心电容加一个电感）等，滤波器的电路器件越 多，则滤波器的过渡带越短，阻带的插入损耗越大。选用滤 波电路的依据是： １）对干扰的衰减量：滤波器的器件数量越多，一般对 干扰信号的衰减越大（但有例外，当没有符合下面第３项的 原则时，衰减量可能与器件数量较少的一样）。 ２）有用信号与干扰信号在频率上的差别：有用信号与 干扰信号的频率相差越小，需要滤波器的器件数量越多。 ３）使用滤波器的电路的阻抗：一个基本的原则是，滤 波器中的电容对着高阻抗电路，电感对着低阻抗电路。这里 的所谓高低，可以以５ＯＱ为参考。 Ｏ．Ｏ１ ０．１ ｌ ｌ０ ｌ０Ｈ０ １０００ 频率（ＭＨｚ） 图４不同滤波电路的衰减特性 ４滤波阵列板与滤波连接器 滤波阵列板和滤波连接器是馈通滤波器概念的两种延 伸。当需要滤波的导线数量较多时，逐个焊接或安装馈通滤 波器是十分烦琐的事，这时可使用滤波阵列板或滤波连接 器，滤波阵列板上的滤波器已经由厂家使用特殊工艺焊接 好，性能可靠，使用简便。滤波阵列板上的滤波器的间隔为 ２．５４ｍｍ，因此扁平电缆的接头可以直接插上，避免了逐根焊 线的繁琐，便于组装。滤波阵列板一般用在机箱内部。 对于机箱外部的电缆进行滤波必须使用滤波连接器，这 样才便于电缆的插拔。一般滤波连接器的外形尺寸与普通连 囫鼋｛厦童 很强的电磁泄漏。 图５滤波连接器与滤波阵列板 ５怎样确定滤波器的参数 选用滤波器时，最重要的３个参数是额定电流、额定电 压和截止频率。额定电流就是指流过滤波器的信号电流，一 般很好确定。在确定额定电压时往往会犯一些错误，而在确 定截止频率时又往往感到困惑。 电压的确定：如果所滤波的导线不会受到静电放电、电 快脉冲、浪涌等高压的冲击，电路的工作电压就时滤波器的 额定工作电压。如果不是这样，例如，拖在设备外部的电 缆，会受到高压的冲击，需要充分考虑这种情况。一般额定 工作电压要达到２００Ｖ以上。 截止频率的确定：信号线滤波器的截止频率定义为插入 损耗为３ｄＢ时的频率。截止频率的选择必须保证滤波器的通 带覆盖功能性信号的带宽，保证设备的正常工作，同时最大 限度地滤除不必要的高频干扰。对于模拟信号，截止频率很 好确定，只要保证截止频率大于信号的带宽即可。对于数字 脉冲信号，截止频率可定为１／１Ｔｔｒ，ｔｒ是脉冲的上升／下降时 间。如果是周期性脉冲信号，也可以取脉冲重复频率的１５ 倍作为截止频率。 滤波电容值的确定：电容值越大，滤波器的截止频率越 低，对于单个电容的滤波电路而言，截止频率为：Ｆｃｏ＝１／ （２ ＲｐＣ），Ｒｐ是源电路阻抗与负载电路阻抗的并联值。 ６自制滤波连接器 滤波连接器对于解决电缆造成的干扰十分有效。但是滤 波连接器的价格～般较高，并且不是所有型号的连接器都有 对应的滤波连接器。这给实际工程带来很大不便。如果对空 间的限制不严，可以自己制作滤波连接器，其效果与成品相 同（甚至更好，因为有些成品滤波连接器内的滤波器件接地 不太可靠），只是需要额外的加工费和安装空间。自制滤波 认证与实验室 连接器的方法有两个，一个是在设备面板上安装上选好的连 接器后，在连接器的后面装一个屏蔽盒，屏蔽盒上安装馈通 滤波器（或滤波阵列板），如图６所示。另一个方法是将选 好的连接器与馈通滤波器（阵列板）安装在一个独立的金属 盒内，构成一个滤波部件。 ７结束语 电磁干扰无处不在，怎么样能够通过更好的滤波元器件 达到电磁兼容标准是我们一直不断研究的方向。希望通过以 上几种滤波元器件的推广，能够帮助更多工程师在科研及生 产过程中避免一些问题，使所研发产品在电磁兼容方面得到 一定的帮助。 上接７５页 （１）汽车整车和电子、电气零部件的电磁骚扰特性要求 现代电子技术在汽车上的大量应用，使得传统意义上 的机械式汽车被现代电子化汽车所取代。 汽车电磁骚扰特性是汽车电磁兼容性中的一部分，可 以从两个方面去考查： 首先，考查汽车电磁骚扰对其周围环境的影响，对此 技术要求有国家标准ＧＢ１４０２３—２００６《车辆、船和由内燃机 驱动的装置无线电骚扰特性限值和测量方法》以及汽车电 子系统电磁兼容国际标准，如ＩＳＯ、ＣＩＳＰＲ等，欧洲汽车电 子系统电磁兼容标准（ＥＮ），美国汽车工程学会（ＳＡＥ）电 磁兼容标准等的相应规定。 其次，考查汽车电磁骚扰对车辆内部接收机的影响，对 此技术要求有国家标准ＧＢ１８６５５—２００２《用于保护车载接收 机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》。本标准适用于整 车和大型装置的电子／电气零部件。 国家标准ＧＢ１８６５５—２００２属国家强制性标准。标准中规 定了１５０ｋＨｚ～１０００ＭＨｚ频率范围的无线电骚扰限值和测量 方法，适用于任何车辆和大型装置及其电子或电气零部件， 其限值用于保护车载接收机免受同车内的零部件或电子模块 产生的电磁骚扰。 （２）车辆电子电器组件抗扰度标准 例如：ＧＢ／Ｔ１７６１９—１９９８机动车电子电器组件的电磁 辐射抗扰性和测量方法 ——标准对机动车电子电器组件（ＥＳＡ）的电磁抗扰度 提出了要求。 ——标准规定了在一定测试条件下的抗扰度电平限值。 ——在试验过程中，被测ＥＳＡ应处于正常工作状态。如 果ＥＳＡ包含多个单元，相互连接电缆应同车上使用的连接线 束一致。 ——试验应在２０—１０００ＭＨｚ频率范围内进行，为保证 ＥＳＡ满足要求，试验应在至少１４个点上进行。考虑到设备 的响应时间，被测设备的承受时间应足以使其在正常条件下 产生响应，且最短不得少于两秒。 衬垫 金 馈通滤波器 图６自制滤波连接器 ——试验的波形为正弦波，并且幅值由一个ｌｋＨｚ的正 弦信号调制。在２０～１０００ＭＨｚ频率范围内，ＥＳＡ可以选用 带状线方法，开阔场方法，ＴＥＭ小室方法或者大电流注入方 法。所有方法都要求在具有屏蔽设施的场地进行。 ４汽车电子系统ＥＭＣ技术发展趋势 汽车已由传统的机械控制系统逐渐转变为电子控制系 统。汽车电子技术的应用程度是衡量汽车技术水平的重要标 志。汽车行业７０％的创新，来源于汽车电子。汽车电子部件 成本占整车成本３０％一４０％以上。 随着开发日益复杂的方案来满足舒适、安全、娱乐、动 力总成、引擎管理、稳定性和控制应用的需求，现代车载电 子产品的数量将持续稳定地增长。 汽车电子的范畴已经扩展到支持与安全相关的应用，如 引擎优化、主被动安全系统，以及包括ＧＰＳ在内的高级信息 娱乐系统。汽车电子不再仅仅支持关键的功能，而且深入到 汽车的控制系统之中，提供重要的驾驶员信息、控制引擎、 避撞监测和避碰、执行线控刹车和转向或对车内环境实施智 能控制。 总之，未来汽车将逐渐发展为电子化汽车。 此外，汽车电子的工作环境很恶劣：环境温度范嗣为一４０℃ 到１２５℃；振动和冲击经常发生；有很多电磁骚扰源，如刮 水器电动机、燃油泵、火花点火线圈、空调起动器、交流发电 机线缆连接的间歇切断，以及某些无线电设备，如手机和寻呼 机等。因此，汽车电子技术应用直接关系到整车的安全性和可 靠性，发展汽车电子技术必须解决电磁兼容性问题。・ 参考资料： ［１】Ｐａｕｌ Ｃ．Ｒ—Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，２ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ．２００６． ［２】Ｓｏｎｉａ Ｂｅｎ Ｄｈｉａ，Ｍｏｈａｍｅｄ Ｒａｍｄａｎｉ，Ｅｔｉｅｎｎｅ Ｓｉｃａｒｄ．Ｅｌｅｃｔｒｏ— ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ［Ｍ］．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００６． ２ｏｏ８ 团