滤波器在汽车上的电磁兼容应用案例

1.电源线滤波器

强制性的传导发射标准主要体现在电源线上。因此，许多厂家都将用于电源输入端的射频干扰滤波器作为一个独立的器件，开发了各种尺寸、各种电路结构的产品。电源线滤波器实质上是一个低通滤波器。它毫无衰减地把直流或低频电源功率传送到设备上去，抑制电源高频骚扰进入设备，同时又阻止了设备产生的骚扰信号进入电源，以免污染电磁环境，危害其他设备。

采用电网噪声滤波器可有效地防止电源因外来噪声干扰而产生误动作。从电源输入端进入的EMI噪声，在电源负载电路中会产生感应电压，成为电路产生误动作或干扰电路中传输信号的原因。这些问题同样也可用电源滤波器来加以防止。有的电源滤波器可以减少汽车电源干扰引起的杂音，可用于汽车音响改装，消除汽车内电器对汽车音响电源的干扰，帮助解决汽车音响杂音问题，如图5-62所示。

图5-62 电源滤波器

a）汽车音响滤波器 b）高性能交流电源线滤波器 c）印制电路板安装直流电源线滤波器

电源滤波器的作用如下：

1）防止外来电磁噪声干扰电源设备本身控制电路的工作。

2）防止外来电磁噪声干扰电源负载的工作。

3）抑制由其他设备产生的电磁兼容问题。

4）抑制有其他设备产生而经过电源传播的电磁兼容问题。

电源滤波器按形状可分为一体化式和分立式两种，一体化式是将电感线圈、电容器等封装在金属或塑料外壳中；分立式是在印制电路板上安装电感线圈、电容器等，构成抑制噪声滤波器。应用中选择哪种形式的电源滤波器要根据其成本、特性和安装空间来确定。一体化式成本高，特性好，安装灵活；分立式成本低，但屏蔽不好。

电源滤波器的正确安装方法如下所述。

1）为了滤波器的安全可靠工作（散热和滤波效果），除滤波器一定要安装在设备的机架或机壳上外，滤波器的接地点应和设备机壳的接地点一致，并尽量缩短滤波器的接地线。若接地点不在一处，那么滤波器的泄漏电流和噪声电流在流经两接地点间的线路时，会将噪声引入设备内的其他部分。其次，滤波器的接地线会引入感抗，它能导致滤波器高频衰减特性的变坏，所以金属外壳的滤波器要直接和设备机壳连接。如外壳喷过漆，则必须刮去漆皮；若金属外壳的滤波器不能直接接地或使用塑封外壳滤波器时，它与设备机壳的接地线应尽可能短。

2）滤波器要安装在设备电源线输入端，连线要尽量短；设备内部电源要安装在滤波器的输出端。若滤波器在设备内的输入线太长，就会将在高频端输入线引入的传导干扰耦合传给其他部分。若设备内部电源安装在滤波器的输入端，则由于连线过长，也会导致同样的结果。

3）确保滤波器输入线和输出线分离。若滤波器输入、输入线捆扎在一起或相互安装过近，则它们之间的耦合可能使滤波器的高频衰减降低。若输入、输出线必须接近，则必须采用双绞线或屏蔽线。

4）要将噪声滤波器正确地连接到设备内部的每一单元。

若带有单独电源的若干单元安装在一个机壳内，那么必须把每一个单元视为设备的独立部分。每一单元必须连接各自的噪声滤波器，否则机壳中每一单元的噪声都会传导给其他单元。

2.信号滤波器

信号滤波器是用在各种信号线上的低通滤波器。它的作用是滤除导线上不需要的高频干扰成分。(www.xing528.com)

印制电路板上的导线是最有效的接收和辐射天线，由于导线的存在，往往会使印制电路板产生过强的电磁辐射。同时，这些导线又能接收外部的电磁干扰，使电路对干扰很敏感。在导线上使用信号滤波器是一个解决高频电磁干扰辐射和接收很有效的方法。

按安装方式和外形，信号滤波器可分为印制电路板安装滤波器、贯通滤波器和插接器滤波器三种，如图5-63所示。

图5-63 信号滤波器

a）印制电路板安装滤波器 b）贯通滤波器 c）插接器滤波器

印制电路板安装滤波器适合于安装在印制电路板上，具有成本低、安装方便等优点，但其高频效果不是很理想。贯通滤波器适合于安装在屏蔽壳体上，具有很好的高频滤波效果，特别适合于单根的导线穿过屏蔽体。连接器滤波器适合于安装在屏蔽机箱上，具有较好的高频滤波效果，用于多根导线（电缆）穿过屏蔽体。

从电路形式上分，信号滤波器可分为单个电容型、单个电感型、L型、π型等。滤波器的器件越多，从通带到阻带的过渡带就越窄。对于一般的民用设备，使用单个电容型或单个电感型就可以满足要求。

信号滤波器在电子设备中的用途如下所述。

（1）屏蔽壳体上的穿线 屏蔽壳体上不允许有任何导线穿过，屏蔽效能再高的屏蔽体，一旦有导线穿过，其屏蔽效能就会大幅度下降。这是因为导线充当了接收干扰和辐射干扰的天线。当有导线要穿过屏蔽体时，必须使用贯通滤波器（图5-64），这样可以将导线接收到的干扰滤除到屏蔽体上，从而避免干扰穿过屏蔽体。

图5-64 贯通滤波器放置

（2）设备内部的隔离 现代的电子设备的体积越来越小，器件的安装密度越来越大。由此而带来的电路间的相互干扰，特别是数字电路与模拟电路之间的干扰、强信号电路与弱信号电路之间的干扰等，已成为影响电子设备指标的重要因素。解决这个问题的唯一途径是对不同类型的电路进行隔离。当不同电路之间没有任何连线时，这种隔离是很容易的，只要采用一般的屏蔽设计技术就可以了。但当电路之间有连线时，必须对连线进行滤波，才能达到真正的隔离。这时要在连线上使用信号滤波器。

（3）电缆滤波 设备中的电缆是接收干扰和辐射干扰最有效的天线。干扰主要通过电缆进出设备。解决电缆接收和辐射干扰的主要手段有屏蔽和滤波。虽然使用屏蔽电缆能够有效地减小电缆的电磁干扰辐射和接收电磁干扰的能力，但屏蔽电缆的屏蔽效能对屏蔽层的端接方式依赖很大，且屏蔽电缆的屏蔽层是金属编织网构成的，在高频时屏蔽效能较差。为了改善这种状况，在屏蔽电缆的两端使用滤波器是有效的方法。

在安装信号滤波器时要注意以下几点：

1）选用高频特性较好的滤波器件，如三端电容。

2）无论采用什么滤波器，一个良好的接地都是十分必要的。

3）滤波器应并排安装，否则已经滤波的和没有滤波的信号之间会发生串扰。当滤波器的引线较多时，应使用多级滤波器。

4）滤波器与机箱上电缆接口之间的引线要短，可以加一个隔挡层。