EMI濾波器又稱作電源線濾波器，安裝在電源線與設備之間，既能有效阻止外界的電磁干擾經(jīng)電源線進入設備，又能阻擋設備自身工作中產(chǎn)生的電磁騷擾經(jīng)電源線進入電網(wǎng)，所以EMI濾波器是電源抗干擾和干擾抑制設計中非常重要的器件。

電磁兼容性問題是衡量電子產(chǎn)品質量的一個重要指標，日益成為電子產(chǎn)品設計中的關鍵項目。在電源系統(tǒng)設計過程中，引入電磁兼容性設計，可以提高電源系統(tǒng)的整體抗干擾能力，延長系統(tǒng)的使用壽命，確保使用的安全性。

EMC電源線傳導發(fā)射即CE102是用來測量EUT輸入電源線上的傳導發(fā)射的，而通過CE102 10 kHz~10 MHz電源線傳導發(fā)射試驗是當前幾乎所有軍用供電設備需滿足的設計要求，EMI濾波器設計不當，將直接導致電源線傳導發(fā)射超標，設計失敗。

1 EMI 濾波器設計

傳導型的EMI 噪聲包括共模噪聲和差模噪聲兩種。共模噪聲存在于所有的交流相線和共模地之間，其產(chǎn)生來源被認為是電氣回路之間絕緣電流以及電磁耦合等。差模噪聲存在于交流相線之間，產(chǎn)生來源是脈動電流，開關器件的振鈴電流以及二極管的反向恢復電流。所以在進行EMI濾波器設計時，以濾除共模噪聲和差模噪聲為目標開展設計。

本文設計了一個LC 濾波器作為EMI濾波器，其原理框圖如圖1虛線框中所示，圖中負載為一高速開關電路。電路中L1和L2為共模電感，CX1，CX2，CX3，CY1，和CY1為濾波電容，L1，和L2，被設計用來抑制共模干擾，但由于實際電感在生產(chǎn)時的不對稱，其對差模干擾也有一定的抑制作用，CX1，CX2和CX3并聯(lián)在電源正負線兩端，主要用來抑制差模干擾，而CY1 和CY2 分別從負、正電源線引出到共模地，主要用來抑制共模干擾。

共模電感值的選取與負載情況有關，即電感值與其通過的額定電流有關，關系如表1所示。

LC濾波器的3 dB截止頻率為： 對于共模等效電路，濾波器相當于一個LCL 濾波器，對于差模等效電路，濾波器相當于一個CL′CL′C′濾波器，均可通過公式（1）計算得出所需電容值，差模等效電路中，由于L′值為共模電感生產(chǎn)不精確引入的，值較小，計算時可忽略不計。
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2 EMC試驗情況

依據(jù)GJB152A CE102 試驗方法，測試鏈路圖如圖2所示。

圖中EUT 為被測設備，在以下兩種條件下開展CE102測試：

測試條件一：不加EMI濾波器，開關電路負載情況下的測試；

測試條件二：添加所設計EMI濾波器，開關電路負載情況下的測試。

測試條件一和測試條件二的正線傳導騷擾測試結果圖如圖3、圖4所示。

由測試圖可見，添加所設計濾波器后，超標頻點傳導騷擾雖然得到抑制，但依舊超標，無法通過試驗。通過掃描回線傳導騷擾發(fā)現(xiàn)，回線傳導騷擾與正線在相同頻點處超標，且幅值相差不大，從而可判斷干擾為共模干擾，說明該濾波器在設計應用后，共模干擾沒有得到有效濾除。
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3 設計整改

在該EMI 濾波器設計時，CY1 和CY2 分別從負、正電源線引出到共模地，即將共模干擾信號引導入共模地來消除共模干擾，可見共模地的設計很關鍵，而共模地的設計主要體現(xiàn)在PCB設計上。在PCB設計時，Y電容共模地覆銅面積僅在表層鋪設且面積不大，如圖5 所示（虛線框為實際共模地覆銅面積），這極有可能是造成EMI濾波器沒有完全濾除開關電源的共模噪聲的原因所在。

對PCB進行更改，增大共模地鋪銅面積，在多層敷設共模地網(wǎng)絡（該板為6層板），并且將共模地的鋪銅面積覆蓋DC-DC 模塊下面，設計如圖6 所示重新制板生產(chǎn)。

按照上文所述辦法重新進行CE102試驗，測試結果圖（正線）如圖7所示，回線情況與正線情況類似。

可見，經(jīng)重新PCB布局后，濾波器成功將共模噪聲抑制并滿足測試要求，說明在PCB設計時共模地設計對EMI濾波器的設計成功至關重要。

EMI濾波器可有效濾除開關電源的共模噪聲和差模噪聲，在開關電源的設計中，越來越受關注。一個原理正確的EMI濾波器設計，在實際工程應用中，會由于PCB設計不當，造成濾波器失效。本文通過CE102實驗驗證，證明了共模地的PCB設計在EMI濾波器設計中至關重要，同時證明了本文設計的EMI濾波器的有效性。

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