大多数滤波器数据是根据源阻抗和负载阻抗均为50Ω的条件下测定的。这给了我们一个非常重要的启示:那就是当你把这些测试的结果与滤波器实际应用中的性能相比,你会发现,为它们所制定的技术指标总是过于乐观。
下面让我们来考虑一个安装在AC电源与某个电子装置的DC电源输入之间的典型电源滤波器。AC电源的CM和DM阻抗在白昼可以在2~2000Ω之间随机变化,这取决于与该AC电源相连接的负载和我们所关心的频率。当整流器处在导通,并波形位于其峰值时,AC-DC转换器电路的DM阻抗看起来就像短路一样。DC电源的AC输入端的CM阻抗的确是很高,这是为了安全起见,它与大地是隔离的缘故[这也就是为什么大多数AC电源滤波器在它的设备一侧的线地之间都连接有射频干扰抑制电容(Y电容)。并以此来形成阻抗的最大不连续性]。很明显,这远远不是50Ω/50Ω的匹配状态。
前面已指出,滤波器往往由电感器和电容器构成。所以,它们会形成谐振电路。滤波器性能和谐振与否的关键取于它们的源和负载阻抗。因此,往往会发现,一个具有极好的50Ω/50Ω性能的昂贵滤波器在实际应用中很可能还不如使用一个廉价的普通型50Ω/50Ω滤波器的性能来得好。
单级滤波器(诸如图1-3-4中所列)对源和负载阻抗非常敏感。当它们工作在源阻抗和负载阻抗都不是50Ω的状态时,这些滤波器很容易变成提供增益,而不是衰减。滤波器的这种增益通常出现在150kHz~10MHz范围之内。其增益值可达10~20dB。所以,采用一个不恰当的AC电源滤波器很有可能使发射或敏感性能变坏。
诸如在图1-3-5中所示的那些两级或多级滤波器,通常会在其内部电路的一个节点上维持一个阻抗值。该值与源或负载阻抗没有什么太大的依赖关系。因此,这些滤波器所提供的性能至少是大致在50Ω/50Ω指标范围上下。当然,它们的体积会较大,价格也较贵。
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图1-3-5 一个典型的两级电源滤波器
解决源/负载阻抗问题的最好办法是在选购滤波器时,只选择那些制造厂商已经对CM(有时称为“非对称性”的)和DM(有时称为“对称的”)性能指标都做出规定的那些滤波器。这些性能指标不仅应包括在匹配的50Ω/50Ω条件下的,还应包括在源和负载阻抗失配条件下的。
图1-3-6中的失配曲线是在源阻抗为0.1Ω和负载阻抗为100Ω或源阻抗为100Ω和负载阻抗为0.1Ω条件下测得的。使用的是CISPR17[28]①测试标准。该图中匹配条件下(50/50Ω匹配)的测试结果也是使用该标准完成的。图1-3-6中的黑体粗线是结合了所有不同曲线的最坏情况所获得的结果。这个结果也是制定滤波器技术规范的依据所在。前提是,滤波器的电流没有过载(正如上面所讨论的),以及已正确的接大地(正如下面将要讨论的)。
图1-3-6 从制造厂商给出的数据来获得可靠的滤波器衰减指数
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