开关电源直流EMI滤波器的设计探讨

解洪超

摘要：在现代生活中，开关电源发挥着重要的作用。为了保证开关电源的正常使用，需要应用到直流EMI滤波器。由于传统技术方法的限制，现有的EMI滤波器在性能方面逐渐无法满足人们的需求。为了推动开关电源的应用和发展，本文通过分析EMI滤波器在开关电源中的应用，研究了开关电源直流EMI滤波器的设计要求。以此为基础，本文结合时代技术发展的特点，对开关电源直流EMI滤波器的设计工作进行了研究，并对其中的参数设定等进行了探讨。这些研究对开关电源的应用和EMI滤波器的发展有着重要的意义，有很好的现实价值。

关键词：开关电源；EMI滤波器；输出阻抗

引言

开关电源作为一种重要的电能转换装置，在现代生活中扮演着重要的角色。由于开关电源功能的需求，人们在使用开关电源的过程中，需要同时使用EMI滤波器。因此，长期以来人们对EMI滤波器的研究发展都十分重视。经过多年发展，我国在EMI滤波器研究方面取得了比较好的成果，对开关电源的应用和发展有着重要的意义。

随着时代的发展，新技术在越来越多的行业中得到了应用。人们也对传统的技术设备提出了新的要求。我国现有的EMI滤波器在滤波性能等方面已经逐渐无法满足人们的需求。为了推动开关电源和EMI滤波器的未来发展，在现有技术的基础上推动新型EMI滤波器的设计逐渐成为了热门研究课题。

本文拟通过分析EMI滤波器的应用价值和功能需求，对新型EMI滤波器的设计工作进行研究探讨。

一、开关电源与直流EMI滤波器

直流EMI滤波器的应用对开关电源有着重要的意义。为了满足开关电源对EMI滤波器提出的新的功能要求，需要分析EMI滤波器的在开关电源中的功能应用。

1.1 EMI滤波器在开关电源中的应用

开关电源又被称为开关模式电源、交换式电源、开关变换器等，其是一种高频华电能转换装置，基本功能是将标准电压转换成用户所需要的电压或者电流等。由于其功能特点，其内部一般包含不同形式的架构。由于目前的电网广泛采用交流电，而许多电器则主要使用直流电。所以开关电源一般都具有将交流电输出为直流电的功能。

与传统的电源相比，开关电源存在着高效率、小体积等优点。但由于其工作特点，其内部晶体管需要进行频繁的切换工作。在此过程中，开关电源会产生大量的噪声和电磁干扰。如果不加入EMI滤波器，则会直接影响到其它电器的使用。

EMI滤波器全称为电磁干扰滤波器，属于低通滤波器的一种。目前EMI滤波器的设计发展已经比较成熟，常用的EMI滤波器通常采用串联电抗器和并联电容器组成，基本功能是允许设备正常工作时的频率信号进入设备，而对干扰信号有比较大的阻碍作用。考虑到电网交流电的频率比较低，因此EMI滤波器通常都被设计为低通滤波器。

EMI滤波器的应用可以有效消除开关电源在应用过程中产生的电磁干扰问题，对于提高开关电源的功率因数等也有很重要的作用。随着时代的发展，人们对开关电源直流EMI滤波器提出了新的设计要求。

1.2 开关电源直流EMI滤波器设计要求分析

目前人们对开关电源直流EMI滤波器的设计要求主要包括：

首先，直流EMI滤波器不能够对电源的负荷能力产生比较大的影响。EMI滤波器在应用的过程中，本身就会消耗一定的電能。如果滤波器的结构设计不合理，会直接影响到开关电源的电能供应。因此，人们需要EMI滤波器在保证滤波功能的同时，不会明显影响到开关电源的负荷。

其次，直流EMI滤波器对于直流分量的通过率要尽量提高。EMI滤波器应用的初衷是保证直流分量的通过，同时滤除高频的干扰信号。但由于传统技术方法的不完善，现有的EMI滤波器在应用过程中会导致部分直流分量的损耗。因此，新型的EMI滤波器应当尽量克服该方面的缺陷。

最后，应当努力提高直流EMI滤波器的滤波性能。部分EMI滤波器为了减小对开关电源的负荷的影响，也为了保证直流分量的通过，牺牲了部分的滤波性能。该类滤波器在应用的过程中依旧会对电器产生一定的干扰。因此，应当进一步提升EMI滤波器的滤波性能。

二、基于二端口网络的开关电源直流EMI滤波器设计

为了满足开关电源的未来发展需要，本文通过分析多方资料，设计了一种基于二端口网络的开关电源直流EMI滤波器，并对滤波器中的参数设定进行了研究。

2.1 开关电源直流EMI滤波器的设计

目前，开关电源的种类已经比较丰富，包括单桥式、推挽式、全桥式等等。不同的开关电源的工作特点有所区别。但在EMI滤波器的应用方面，开关电源的原理则比较相似，如图1所示：

在新型EMI滤波器的设计中，为了保证良好的滤波效果，需要尽可能地减小滤波器的输入导纳和输出阻抗等。在理想情况下，需要两者为0。为了保证低频电流的通过性和阻止高频信号，滤波器的反向电流增益和正向电流增压应尽可能地高。在设计过程中，需要其保持为1。

通过上述结构的选择，即可实现高效直流EMI滤波器的初步设计工作。进一步的设计需要完成其内部的参数设定。

2.2 开关电源直流EMI滤波器的参数设定

参数的设定也是影响到EMI滤波器滤波性能的重要因素。为了保证新型EMI滤波器的工作效率，本文通过分析相关资料，对EMI滤波器的参数设定工作进行了研究。

在EMI滤波器的参数设定中，主要需要考虑到的技术参数包括额定电压、电流、测试电压、直流电阻、插入损耗等等。这些参数对于EMI滤波器的滤波性能都有比较大的影响，特别是插入损耗。插入损耗是决定滤波器工作性能的主要指标。因此，插入损耗的测量和设定等一直是人们关注的重点。

为了满足新型EMI滤波器插入损耗测量的需求，可以设计相应的电路，分别测试滤波器在插入前后的负载上的噪声降压。再通过相应的数据分析等，即可得到需要的插入损耗曲线。

三、结束语

EMI滤波器的应用对开关电源的发展有着重要的意义。本文通过分析EMI滤波器在开关电源中的应用功能，对其设计要求进行了研究。以此为基础，本文结合时代技术发展的特点，对基于二端口网络的直流EMI滤波器的设计工作进行了分析，对其中的参数设定进行了探讨。这些研究对EMI滤波器的应用和开关电源的发展有很好的帮助。

参考文献：

[1]俞斌.直流电机伺服驱动开关电源的EMI滤波器设计[J].电子产品世界，2007.

[2]俞斌.直流电机伺服驱动开关电源的EMI滤波器设计[J].电子测试，2007.

[3]李金，粟梅，杨文.开关电源直流EMI滤波器的设计及实现[J].电源技术应用，2004.