EMI 滤波器的构成

　　滤波电容 滤波器所用的电容一般为陶瓷电容。由于其物理结构，这种陶瓷电容又称为穿心式电容。

　　穿心式电容自电感较普通电容小得多，故而自谐振频率很高。同时，穿心式设计，也有效地防止了高频信号从输入端直接耦合到输出端。这种低通高阻的组合，在 1GHz 频率范围内，提供了极好的抑制效果。

　　最简单的穿心结构是由内外电极和陶瓷构成的一个（ C 型）或两个电容（ Pi 型）。这种电容的容量可从 10pF ，工作电压可达 2000VDC 。

　　管式穿心电容因为其同轴性，即使在 10GHz 频率，也不会产生明显的自谐振。穿心电容的介质为陶瓷介质，而陶瓷电容的容量会随环

　　境温度变化而变化，这种容量变化 会影响滤波器的滤波截止率。陶瓷电容的容量温度变化率是由陶瓷介质本身决定的。因此，选择适当的陶瓷介质非常重要。

　　滤波电感  滤波电感一般采用铁氧体材料，它可以方便地与穿心电容组合起来，形成复合滤波器，在高性能滤波器中，也采用线绕电感。但需注意，铁氧材料在大电流下会发生磁饱和，降低滤波器效能。

　　穿心电容、馈通滤波器特点及用途

　　馈通滤波器是一种低通EMI(抗电磁干扰〉无源器件，可有效抑制传输信号线、电源线中的传导干扰信号和辐射干扰信号。

　　馈通滤波器按频段可划分为低频、高频、甚高频和微波滤波器;

　　按电路结构可划1分为: C型、L型、I型、T型、双L型、双π型和双T型等;

　　按安装方式分为:螺纹紧固和焊接紧固;

　　按内部材料分为:陶瓷管式、陶瓷片式、有机薄膜式等。

　　穿心电容、馈通滤波器选用指南

　　馈通滤波器选用时，首先应根据使用的空间大小、安装方式确定滤波器的外形结构图及尺寸，根据电压高低、电流大小选择滤波器的电参数。然后依照、以下几点来找到满足您使用需求的滤波器型号。

　　1. 穿心电容、馈通滤波器电路形式:

　　根据阻抗失配原则，滤波器阻抗与两侧端口阻抗失配越大，对电磁干扰能量的衰减就越是有效，在选用滤波器时应考虑电路的高阻抗端接滤波器的低阻抗端，电路的低阻抗端接滤波器的高阻抗端的原则(如图l所示)，并根据滤波要求选用滤波电路形式(详见目录第9页〉。

　　馈通滤波器有多种电路形式

　　C型滤波器     这种C型滤波器由穿心电容器构成，适合于接高阻抗源和高阻抗负载，多用于抑制高频号。

　　LC型滤波器     LC型滤波器包括一个电感器和一个电容器，这种滤披器可以提供高的输入阻抗，也可以提供低的输入阻抗，取决于电路的安装向，Ll电路适用于高阻抗负载，低阻抗源的情况，L2电路适用于低阻抗负载，高阻抗源的情况。

　　π型滤波器     π型滤波器包括两个电容器和一个电感器，其输入和输出端都是低阻抗，因为元件比L型多，所以其插入损耗特性更好，但是在开关 电路中，有出现"振铃"的可能性，所以了使用时请注意。

　　带瞬变拥制器的π型滤波器

　　这种π型滤波器在其输入端增加一个瞬变抑制器，它具有较好的高频抑制性能，同时可以防止电压尖峰。

　　T型滤波器

　　T型滤波器包括两个电感器和一个电容器，

　　它的两端都是高阻抗，其插入损耗特性和π型滤波器相似，但是它不易出现"振铃"现象，可以用在开关电路。

　　多级滤波器(双T型滤波器)

　　多级滤波器是为源和负载都为低阻抗的电路设计的高性能滤波器，它们也可以用在要求高插入损耗的其他情况，在滤波器输入端加一个电容器，有利于通过美军标MIL-STD-461D(国军标GJB-151A)。

　　不同的滤波器连接电路有不同的滤波特性,C型滤波器滤波曲线较C型陡，Pi型和双T型则更陡，可用于有效信号与干扰信息频率较为接近的场合。

　　2. 穿心电容、馈通滤波器插人损耗参数:

　　滤波器的最主要参数是插入损耗，它反映了滤波器对干扰信号的抑制能力。各种EMI滤波器都有各自对应的衰减与频率曲线，选用滤波器时，应根据干扰信号的频率以及所要衰减的程度和截止频率确定插入损耗的要求，值得注意的是制造厂给出的插入损耗均是在50欧系统中无负荷(空载〉条件下测量的数据，但在实际电路中输入/输出阻抗不会正好都是50欧，所以滤波器在线路中的实际插入损耗与产品标称值往往不同。对于滤波器性能的测量，在应用中还有近似测量法和l在线测量法，这样做是为了能更接近实际情况。

　　3. 穿心电容、馈通滤波器截止频率

　　滤波器的插入损耗在3dB的频率点称为滤波器的截止频率。当频率超过截止频率时，滤波器就进入了阻带区，在阻带区电磁干扰信号会受到较大的衰减，为保证所需要的频率信号顺利通过，不需要的频率信号被抑制，必须选择好滤波器的截止频率。要对某个信号进行滤波，应当在比该信号的运行频率高出10倍的频率处开始滤波。例如一个5MHZ的噪音数据线路，滤波器的截止频率要近似于50MHZ，这样才能使噪音衰减且不对信号造成影响(仅供参考〉。

　　一般而言，滤波器的截止频率越低，外形尺寸越大，价格也较高，因此不要盲目选用截止频率过低的滤波器，不然会把所需要的电信号滤掉。

　　4. 穿心电容、馈通滤波器工作电压

　　滤波器的工作电压为滤波器在工作温度范围内正常工作时能够长时间承受的电压。此外还需要正确选择交、直流滤波器，不能相互代用，特别是在交流应用场合绝不允许使用直流滤波器替代，否则滤波器将失效甚至损坏。

　　由于几乎所有的电磁兼容试验都有脉冲干扰的项目，在选用滤波器时要考虑这种高压脉冲干扰的作用，工作电压或者耐电压要留有一定的余量。在高电压、大电流的交直流工作场合，常用有机薄膜材料的馈通滤波器。

　　5. 穿心电容、馈通滤波器工作电流:

　　滤波器的工作电流为滤波器在工作温度范围内正常工作时能够长时间通过的电流。工作电流与滤波器的引线直径有关，引线直径的大小与工作电流基本成正比。

　　注:以上规定的馈通滤波器的工作电流与引出线径关系仅供参考，具体承受电流大小还需根据引线的材质、工作温度和环境情况陆行修正。                

　　需要注意的是含绕线电感的滤波器，其承受电流都比较小，原因在于磁性材料易于饱和以及线径较细。选用时需考虑、工作电流要留有一定的余量。

　　6. 穿心电容、馈通滤波器工作温度范围:

　　滤波器能保证预定电性能和正常工作的环境温度范围即为其工作温度范围，按照相关标准，工作温度范围一般有: -25°Cω+85°C、 40°Cω+85°C、 55°C∞+85°C、-55°C∞+125°C。馈通滤披器内部使用的是陶瓷介质电容器，故在很大程度上陶瓷介质材料的温度特性便决定了滤波器的工作温度范围。此外还涉及到温度系数的概念，即为在陶瓷介质材料的温度特性下电容量随温度的变化率。

　　穿心电容、馈通滤波器特性和应用

　　1．焊接式穿心电容、馈通滤波器

　　焊接式馈通滤波器是对于安装空间狭小时最理想的产品；

　　应用:主要用于滤波信号、数据线和AC电源线；

　　电信设备、传输设备、微波滤波器、工控机、复合电路滤波器组件；

　　尺寸小:有效利用空间；

　　额定电压:可达750VDC；

　　多种电路结构:C型、Pi型、L型电路都可以提供；

　　高温构造:可以防止安装时的回流；

　　认证:可供MIL-F-15733 QPL 和 MIL-C-11015 (CK99)认证的滤波器；

　　2．树脂密封螺栓式穿心电容、馈通滤波器

　　树脂密封螺栓式馈通滤波器用所配的螺母和垫圈可以很方便地安装到通孔位置；

　　在坚固外壳的两端用树脂密封提供良好的环境保护；

　　应用:主要用于信号、数据线、DC电源线滤波；其中微型挤压安装或螺装是应用在不宜焊接时的理想选择，适合微波及其他高频应用；

　　电压:可到达2500VDC/240VAC

　　认证:可供MIL-F-15733认证产品

　　电路结构:C型、L型、Pi型

　　3．高流高压树脂密封穿心电容、馈通滤波器

　　应用:高流滤波器主要应用于高流开关式电源、DC充电系统；

　　高压滤波器主要应用于高压电源、坚固螺栓式结构容易安装； 

　　特点:高电流可达100Amps

　　电压:可达2500VDC和240VAC@400HZ 

　　4．玻璃密封高性能穿心电容、馈通滤波器

　　此系列滤波器采用玻璃密封装、具有优良EMI滤波性能；对那些在恶劣的环境仍要求高可靠性滤波的，

　　这款产品是最好的选择，可供10KHz 到大于10GHz的宽频高性能EMI滤波，玻璃密封系列高度防潮、

　　防腐蚀、防其他可能在军事应用中遇到的恶劣环境的影响。

　　应用:电源、信号线、火箭点火装置、飞机、军事通讯、医疗设备、多段式滤波；

　　优化设计: 多种尺寸形状及C 、L和π型电路供选择、瞬间抑制π、T、&TT电路可选；

　　可靠性: 参照MIL-F-15733和MIL-F-28861标准制造、符合QPL要求；

　　基于MIL-F-28861、太空应用“S”级水平

　　FED/MIL认证: 符合MIL-F-15733和 MIL-F-28861标准

　　特性: 插入损耗范围 1MHZ - 18GHZ

　　电容量和温度特性:  1.4μF NPO、X7R、Z5U

　　温度范围: -55℃-+125℃

　　最大电压值: 400VDC 240VAC@400HZ 

　　最大电流: 30Amps

　　1.安装

　　滤波器的安装方法和工艺同样直接影响到滤波器的使用效果。安装时，一般应遵循以下原则:

　　①选择适当的安装位置，般地说滤波器应安装在设备或屏蔽壳体的入口处;

　　②必要的情况下，应对滤波器加以屏蔽，其壳体与滤波器的地线相连。若设备具有金属外壳，则要求滤波器壳体与设备金属外壳良好搭接，并尽可能靠近设备壳体的接地点:

　　③滤波器内部接线都应尽量短，以免在线上相合干扰，尤其要避免非屏蔽引线过长且暴露在强的电磁场中;

　　④对于螺装式穿心电容器和馈通滤波器，为了安装时不损伤滤波器内部器件，应采用专用带扭矩刻度的工具安装，其安装扭力矩要求。

　　⑤尽量使接触电阻小，以保证滤波电容器的旁路效果，为了减少接触电阻和可靠的连接，最好在滤波器与隔离板之间加装一个内齿、外齿垫圈和平垫。

　　@避免滤波器外部引线之间的祸合，一般要求其输入、输出两组引线不在同一侧引出，必要时在两组引线之间再加入屏蔽隔离层。

　　⑦对于焊装式馈通滤波器，可采用烙铁焊或热风回流焊。为了外壳安装焊接时不损伤滤波器内部器件，若采用焰铁焊，要求对产品进行预热，预热温度150'C，烙铁功率35w以下，最高焊接温度不超过260'C，该温度下时间不超过5s;若采用热风回流焊，应调整好最佳温度曲线。

　　2.馈通滤波器内的陶瓷电容器、有机薄膜电容器及电感器，由引线穿过，易受温度突变，强烈的机械震动和突变升高的电压而损坏。在将滤波器安装到面板上，弯曲引线时不应用力过大。对较粗的引线不能弯曲和剪切。必要时应根据需要直接向制造厂说明要求。

　　3.为保证馈通滤波器的正常工作，滤波器必须连接到底板的地线上，即滤波器的外壳接地，从而为消除干扰信号提供了有效通道。安装时外壳螺纹直接紧固或用螺母紧固均可，或者采用焊接方式。

　　4.馈通滤波器在焊接过程中应避免滤波器受到突变热冲击导致内部陶瓷电容器破损，焊接时间应减到最短，接线端焊接时一般选用松香作助焊剂，焊接温度应不超过260'C，最高温度焊接时间不超过5s，自然冷却至室温，避免气体冷却产生内应力，造成产品电性能恶化。

　　5.六方形馈通滤波器安装底板时，应采用套筒和专用带扭矩刻度的工具安装，不应用钳子来固定。

　　6.对于采用树脂封装(非全密封)的馈通滤波器焊接后不直采用浸泡方式清洗，且焊接处不能马上用冷液体来清洗，否则可能导致滤波器内部电容器受损，应等彻底冷却后再清洗，然后烘干待测量、调试。

　　穿心电容、馈通滤波器的使用

　　尽管从滤除高频噪声的角度看，电容的谐振是不希望的，但是电容的谐振并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率确定时，可以通过调整电容的容量，使谐振点刚好落在骚扰频率上。

　　在实际工程中，要滤除的电磁噪声频率往往高达数百MHz，甚至超过1GHz。对这样高频的电磁噪声必须使用穿心电容才能有效地滤除。普通电容之所以不能有效地滤除高频噪声，是因为两个原因，一个原因是电容引线电感造成电容谐振，对高频信号呈现较大的阻抗，削弱了对高频信号的旁路作用；另一个原因是导线之间的寄生电容使高频信号发生耦合，降低了滤波效果。

　　穿心电容之所以能有效地滤除高频噪声，是因为穿心电容不仅没有引线电感造成电容谐振频率过低的问题，而且穿心电容可以直接安装在金属面板上，利用金属面板起到高频隔离的作用。但是在使用穿心电容时，要注意的问题是安装问题。穿心电容最大的弱点是怕高温和温度冲击，这在将穿心电容往金属面板上焊接时造成很大困难。许多电容在焊接过程中发生损坏。特别是当需要将大量的穿心电容安装在面板上时，只要有一个损坏，就很难修复，因为在将损坏的电容拆下时，会造成邻近其它电容的损坏。