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EMC滤波简介

作者:

立讯检测集团

来源:

发布时间:

2026-04-01

在PCB设计中,滤波是必不可少的:一方面,通过其它方式并不能完全抑制进出设备的传导噪声,当电气信号进出设备时,必须进行有效地滤波;另一方面,集成芯片的输出状态的变化或其它原因会使芯片供电电源上产生一定的噪声,并影响该芯片本身或其它芯片的正常工作。滤波措施是必不可少也是最常用的对策手段,原理设计中经常是注意到了很多的滤波措施,比如去耦电容、三端电容、磁珠,电源滤波,接口滤波等,但在进行PCB设计时,如果滤波器件的位置放置不当,那么滤波效果将大打折扣,甚至起不到滤波作用。

 

滤波器件安装的一般考虑是就近原则。例如:

去耦电容要尽量靠近IC的电源管脚;

电源滤波要尽量靠近电源输入或电源输出;

局部功能模块的滤波要靠近模块的入口;

对外接口的滤波(如磁珠等)要尽量靠近接插件等。

常用的滤波器件有很多种,包括电阻、电感、电容、铁氧体磁珠等。

 

一、电阻

 

电阻不能单独用来做滤波的用途,它一般与电容结合起来组成RC滤波使用。

电阻的特性如下图,由于引线电感(ESL)与寄生电容的存在,电阻的高低频特性有很大的差异,这一点在设计滤波器时应该加以注意。

 

二、电感

 

电感的高、低频特性如上图所示。由于引线电阻(ESR)和寄生电容的存在,使电感存在一个自谐振频率f,电感在低于f。的频率范围内表现为电感的特性,但在高于f的频率范围内,则表现为电容的特性。这是在计算滤波器的插入损耗时需要尤其注意的地方。

 

三、铁氧体磁珠

 

铁氧体磁珠也是滤波常用的器件。用于电磁噪声抑制的铁氧体是一种磁性材料,由铁、镍、锌氧化物混合而成,具有很高的电阻率,较高的磁导率(约为100~1500)。铁氧体磁珠串接在信号或电源通路上,用于抑制差模噪声。当电流流过铁氧体时,低频电流可以几乎无衰减地流过,但高频电流却会受到很大的损耗,转变成热量散发。铁氧体磁珠可以等效为电阻与电感的串联,但电阻值与电感值都是随频率而变化的。典型的铁氧体磁珠的频率特性如图所示。

 

铁氧体磁珠与普通的电感相比具有更好的高频滤波特性。铁氧体在高频时呈现电阻性,相当于品质因数很低的电感器,所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗,从而提高高频滤波效能。

 

四、共模电感

 

插入传输导线对中,可以同时抑制每根导线对地的 共模高频噪声。通常的做法是把两个相同的线圈绕在同一个铁氧体环上,铁氧体磁损较小,绕制的方法使得两线圈在流过共模电流时磁环中的磁通相互叠加,从而具有相当大的电感量,对共模电流起到抑制作用,而当两线圈流过差模电流时,磁环中的磁通相互抵消,几乎没有电感量,所以差模电流可以无衰减地通过。

 

五、电容

 

电容在PCB 的EMC设计中是使用最为广泛的器件。电容按功能的不同可以分为三种:

去耦(Decouple):打破系统或电路的端口之间的耦合,以保证正常的操作。

旁路(Bypass):在瞬态能量产生的地方为其提供一个到地的低阻抗通路。是良好退耦的必备条件之一。

储能(Bulk):储能电容可以保证在负载快速变到最重时电压不会下跌。

 

对于EMI滤波器来讲,对电容器的介质材料要求并不高;通常绝对的电容值、电容器的温度系数、电压变化系数等并不重要。

 

在EMC设计中,滤波的作用基本上是衰減高频噪声,所以滤波器通常都设计为低通滤波器。滤波电路的典型结构形式如下图所示: