电源滤波器

✍ dations ◷ 2024-12-23 08:44:22 #电力系统组件

电源滤波器(line filter)或噪声滤波器(noise filter)是指一种安装在电子设备和其电源之间的电子滤波器,其目的是在降低设备和电源之间电源线上传导的电磁干扰,电磁干扰的信号一般都是高频的信号,因此使用的电源滤波器是一种低通滤波器,多半是由电容器及电感器所组成。

电源滤波器可以整合在连接器内,例如交流电源滤波器可以整合在模组化的IEC电源接头,或是电源输入模块(英语:Power entry module)中,而电话线上的电源滤波器可以整合在RJ11接头中。

电源滤波器可以贴装在印刷电路板上,也可以是一个安装在设备内的独立元件,也有些电源滤波器会安装在房间或配电盘的电源侧。

电源滤波器的目的是在抑制电磁噪声,噪声的影响可分为以下二种:

电源滤波器要抑制的噪声可分为以下的二种:

同一个电源滤波器对于共模噪声及差模噪声的抑制能力会有所不同,一般会用频率对应抑制量(以分贝表示)的频谱来说明。

电源滤波器一般都设计为只由电阻、电容及电感组成的被动滤波器,没有像晶体管之类的主动元件。右图是一个电源滤波器的例子,电源滤波器的上方接电源,电源端有一个共模电感,也就是电源的二条线依同一个方向绕在铁心上,电源线上若有共模讯号,其在共模电感产生的磁场会相加,因此有较大的阻抗,而差模讯号在共模电感产生的磁场会互相抵消,因此可以流过共模电感。电源流过的电流主要是差模的,但上面也可能会噪声以差模的形式出现,若要抑制差模噪声,需要另外使用差模电感,或是各相有个别的电感器。

在电源滤波器上会使用特别的安规解耦电容,分为X电容及Y电容二类:

由于Y电容提高会使电器的漏电流增加,而电器的漏电流有其规定范围,因此Y电容不能太大,一般都会比X电容要小。

X电容和Y电容属于安规电容,即其失效后不会造成电击,也不会影响人身安全。二者都有自我复原(self-healing)作用,会使局部短路的部分恢复原来的绝缘状态。

对于Class I(有接地的设备)而言,单相电源的二个Y电容会造成流经接地导体电流的增加提高。医疗设备要求接地漏电流不得超过0.5mA,其他保护等级Class I的设备接地漏电流不得超过3.5mA。也因此Y电容的大小会受到限制

若接地漏电保护插座上有多台设备使用电源滤波器,其漏电流可能会累积到30 mA,使得漏电保护开关跳脱,因此需使用有延时机能的漏电断路器,漏电断路器的额定电流可能需加大。

若保护等级Class I的设备中,接地保护的导体没有导通,则设备的金属外壳会有电流流到地。这是Y电容产生的电容分压的结果,电源对地的电压约为115伏。一般医疗用的设备其漏电流需小于0.5 mA,其电源滤波器的Y电容会更小,而其电感感值则会对应增加。

若一个有接地的设备(如电脑)以非平衡的接线方式接到一个没有接地的设备,其接地设备的Y电容、信号线的地线及电脑的接地会形成回路接地(英语:Ground loop (electricity)),也就是各设备的接地电位不同,造成有电流在各接地点之间流动的情形。

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