滤波器能有效抑制电网噪声,提高开关电源充电器的抗干扰能力及可靠性。单级PFC变换器的PFC级工作在不连续导电模式下,其输入电流波形为脉动三角波,因此交流AC输入前端需添加EMI滤波器,来滤除高频纹波。电源适配器EMI滤波器安装在电源线与开关电源之间,既可以用于抑制电源线引出的传导干扰,又可以降低从电网引入的传导干扰,对提高开关电源的可靠性有重要的作用。
电源适配器产生的电磁干扰以传导干扰为主,而传导干扰又分为差模和共模干扰两种。共模干扰通常要比差模干扰产生更大的辐射型EMI。目前抑制传导EMI最有效的方法是采用无源滤波技术。
作为一种双端口网络EMI滤波器,它对干扰的抑制性能不仅取决于滤波器本身的拓扑,而且在很大程度上也受EMI滤波器输入、输出阻抗值的影响。由于EMI滤波器阻抗和负载阻抗具有可变动性及可能直接与电网相连的特点,所以EMI滤波器的输入、输出阻抗不但不匹配而且常常是未知的,这就造成了EMI滤波器的设计不能完全应用成熟的通信用滤波器的设计方法和理论,这是电源适配器EMI滤波器设计面临的主要问题。
通过将产品的发射频谱与相关的电磁兼容标准比较,可以估算用滤波器控制发射所需要的衰减量。对于抗扰性控制,可以通过比较外部电噪声(通常取自有关的电磁兼容抗扰度标准)与产品电子线路的敏感性,以及干扰期间希望达到的性能等级来估算一个粗略值。
当明确知道一个产品实际的发射或敏感性能时,就可采取精确的计算而不去进行估测。不过,如果不是在一个可控的50欧姆阻抗环境中工作,成品滤波器将不是很精确的。
滤波器的工作原理是在射频电磁波的传输路径上形成很大的特性阻抗不连续,以将射频电磁波中的大部分能量反射回原处。大多数滤波器的性能时在源和负载阻抗均为50欧姆的条件下测得的,这就是滤波器的性能在实际情况下不可能达到最佳的原因。
考查一个典型的电源线滤波器,它安装在交流电源线与开关电源之间。若交流电源的阻抗在2~2K欧姆间变化,则电源线滤波器的性能取决于与它连接的负载及所关心的频率。连接到开关电源的电源线的特征阻抗大约为150欧姆,当单级PFC变换器的前级整流器在电源波形的尖峰附近导通时,电源线滤波器相当于短路,而在其他时间则相当于开路。
滤波器的参数是在50欧姆的源和负载阻抗的测试环境下获得的,因为大多数射频测试设备采用了50欧姆的源、负载及电缆。这种方法获得的滤波器性能参数是最优化的。因为滤波器是由电感和电容组成的,所以它是一个谐振电路,其性能和谐振主要取决于源端及负载端的阻抗。