一般的反射式滤波器的电感和电容都不可能是理想的电感和电容。在电感的匝间存在分布电容,它和电感构成谐振电路。当频率低于谐振频率时,成电感性;而当频率高于此谐振频率时,又呈电容性。因此,一个实际的反射式滤波器的频率特性往往并不是那么理想。此外,滤波器的输入、输出阻抗与指定的源和负载阻抗的失配又会使能量反射,所以低通滤波器的频率特性有时会出现振荡。有时将一个滤波器接入传输干扰的线路时,实际上将形成干扰电压的增加而不是减少。在这种情况下,可使用吸收式滤波器来抑制不需要的能量,使之转化为热损耗,并保证有用信号的顺利传输。
吸收式滤波器的原理是将不希望有的干扰频率成分的能量损耗在滤波器内(使之转化为热能),而不是反射回去,因此这种滤波器又称为有耗滤波器。
1.有损耗滤波器
为了消除LC型滤波器的频率谐振和要求终端负载阻抗匹配的弊端,使电磁干扰滤波器能在较宽的频率范围内具有较大的衰减,人们根据介质损耗和磁损耗原理研究出一种损耗滤波器。其基本原理是选用具有高损耗系数或高损耗角正切的电介质,把高频电磁能量转换成热能。在50Ω测试系统里,具有高损耗系数的电介质的截止频率大于10MHz。
实际使用中是将铁氧体一类的物质制成柔软的磁管,可以在绝缘或非绝缘的导体上滑动,这种磁管称为电磁干扰抑制管。柔软性磁管的磁导率与磁环和磁条相比要低一些。
由于磁管没有饱和特性和谐波特性,所以可以使用在0Hz以上的所有频率范围内。
电磁干扰抑制管可以套在标准电缆上或电线上屏蔽低频电场或磁场,不会引起直流或电源频率损耗。
图5-54所示为一些常用的铁氧体磁心外形。
使用铁氧体磁心时,应注意以下几点:
1)根据骚扰信号的频率范围,选择不同的磁心材料,如锰锌适于低频干扰,镍锌适于高频干扰。
2)在不同场合应选择不同形状的磁心材料,如珠形、环形、多孔形、扁平夹条形、表面贴装型等,且磁心尺寸要与导线直径相配合。
图5-54 铁氧体磁心
3)磁心在电路中的阻抗与绕组匝数有关,匝数多则阻抗大,但容易饱和,且线间分布电容大,对高频特性不利。(www.xing528.com)
4)当用于电源线差模滤波时,由于其工作电流较大,磁心容易饱和,因此必须增大磁心截面及选择具有高饱和值的材料,或在两个半环之间留有一定间隙。
图5-55 抗干扰电缆
抗干扰电缆是将铁氧体材料填充在同轴电缆的内、外导体之间构成的有损同轴电缆,它具有很好的高频衰减特性,可以起到较好的滤波效果,如图5-55所示。
2.有源滤波器
用无源元件制造的电磁干扰滤波器有时庞大而笨重,使用晶体管的有源滤波器可以不需要过大的体积和重量就能提供较大值的等效L和C。对低频低阻抗电源电路用有源滤波器更为合适,此滤波器的特点是尺寸小,重量轻,功率大,能有效抑制频带宽度。这种滤波器通常有三种类型,分别如图5-56a、b、c所示。
1)模拟电感线圈的频率特性,给干扰信号一个高阻抗电路,称为有源电感滤波器。
2)模拟电容器的频率特性,将干扰信号短路到地,称为有源电容滤波器。
3)一种能产生与干扰电源幅值同样大小、方向相反的电流,通过高增益反馈电路将电磁干扰对消掉的电路称为对消滤波器。在交流电源线中,采用对消干扰技术是最有效的方法。
图5-56 有源电磁干扰滤波器
a)有源电感滤波器 b)有源电容滤波器 c)对消滤波器
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