EMI 滤波中的插入损耗和性能

KnowlesCapacitors 博客在 Peter Mathews 的文章中解释了 EMI 滤波中的插入损耗和性能。

为了符合欧盟 EMC 指令或 FCC 等国际法规，EMI 滤波是设备设计的基本要素。在这里，我们将通过插入损耗和滤波性能继续探索EMI滤波。

插入损耗性能显示任何给定频率下的信号衰减。作为衡量标准，插入损耗性能作为滤波器选择过程中的指南最为有用；实际使用中的性能会因电路特性而异。

插入损耗由以下因素决定：

• 电气配置
• 源/负载阻抗
• 加载电流
• 陶瓷介电材料
• 接地阻抗
• 屏蔽完整性

电气配置

滤波器（电容器/电感器组合）电气配置的选择主要取决于源阻抗和负载阻抗。插入损耗数据通常是针对 50Ω 源和 50Ω 负载电路发布的。实际上，阻抗可能与数字所暗示的不同，并可能导致插入损耗的增加或减少。应选择滤波器的电气配置以优化特定源/负载阻抗情况下的滤波器性能。

馈通滤波器中可​​用的常见电气配置类型包括：

多元素过滤器

包含超过 3 个元素，例如 L-C-L-C-L 滤波器（添加更多元素会增加插入损耗曲线的陡度）

负载电流

负载电流对插入损耗的影响很大程度上取决于所用滤波元件的特性。对于带有电感元件的滤波电路，在使用铁氧体电感器的情况下，插入损耗可能会显着降低；铁氧体材料电流饱和。插入损耗的降低取决于特定铁氧体材料的电流和特性。在极端情况下，铁氧体将变得无效，插入损耗看起来与 C 滤波器相同。

选择过滤器

选择滤波器时，电气配置、物理实现和材料（即电介质类型）都是重要的考虑因素。图 1 所示的衰减曲线描绘了上面详述的电气配置的各种物理实现。您会注意到一个简单的芯片滤波器在高频下提供最小的衰减。单独查看这些特征中的任何一个都可能会在您的选择过程中产生误导。

再看元件本身，不同类别的陶瓷材料具有不同的性能特征。例如，随着介电常数的增加（因此滤波器电容值增加），稳定性会恶化。特定的操作和环境参数——包括温度、电压、频率和时间（老化）——会影响介电常数。

如图 2 所示，用于制造 EMI 滤波器的陶瓷电介质的三个主要分类通常被称为超稳定 (C0G/NP0)、稳定 (X7R) 和通用 (Z5U、Y5V 或 X7W)。 C0G/NP0 – 超稳定 大多数材料参数不受温度、电压、频率或时间的影响稳定性以百万分之几测量，但介电常数相对较低（10 到 100）X7R – 稳定 材料参数在温度、电压、频率和时间方面相对稳定 典型的介电常数约为 2,000 到 4,000，对于给定尺寸的电容器，其电容值远高于从 C0G/NP0 材料获得的电容值如果电压系数 ( VC) 至关重要，Knowles Precision Devices 还可以支持具有 BX (2X1) 和 BZ (2C1) VC 特性的部件Z5U/Y5V/X7W – 通用 材料参数受到严格限制，外加电压下的性能可能会严重受损注：楼氏精密设备仅在其标准范围内使用性能更高的 C0G/NP0 和 X7R

电容值分布

陶瓷电容器的电容也会随着温度、施加的电压和老化的变化而变化。根据图 2 中引用的材料类型和特性，最终电容可能会落在一个值范围内。也就是说，如果电容减小，插入损耗性能也会降低。

特色图片来源：KnowlesCapacitors feedthrough