電源濾波器的案例
【米思米機械設備知識分享】- 電源濾波器主要功能作用是什么
電源濾波器，也稱為“電源EMI濾波器”或“ EMI濾波器”，是一種無源雙向網絡，對電源中特定頻率的頻率點或外部的頻率有效，是點濾波電氣設備。對電源線中特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除的電器設備。電源濾波器的功能就是通過在電源線中接入電源濾波器，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。
電源濾波器的作用是什么
1、對特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到所需要的有效信號；
2、它是一種阻抗適配網絡，主要是針對電源端口電磁騷擾的特點而設計，由于電磁噪聲在使得電子產品受到其他設備的干擾導致工作異常。
3、電源線濾波器是一種低通濾波器，不允許頻率較高的電磁干擾電流通過。既能防止電網上的干擾進入設備對設備產生不良影響又能防止設備內的電磁干擾通過，能夠產生較強干擾的設備和對外界干擾敏感的設備都要使用電源線濾波器。
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4、通過在電源線中接入電源濾波器，得到一個特定頻率的電源信號，或消除一個特定頻率后的電源信號。
5、抑制電磁噪聲。
如何正確安裝電源濾波器
電源濾波器的輸入和輸出分別在機箱金屬面板的兩側，直接安裝在金屬面板上，使接觸阻抗最小，并且利用機箱的金屬面板將濾波器的輸入端和輸出端隔離開，防止高頻時的耦合。濾波器與機箱面板之間最好安裝電磁密封襯墊
使用這種安裝方式時，濾波器的濾波效果主要取決于濾波器本身的性能，當濾波器本身的性能較差（主要指高頻性能），不用這種安裝方式（因為并不能提高濾波器的濾波效果）。瀏覽米思米官網https://www.misumi.com.cn/學習更多機械設備知識
展開 使用共模濾波器降低噪聲的對策
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作為使用電感的降噪對策之一，本文將介紹使用共模濾波器降噪的內容。從嚴格意義上講，共模濾波器并不是電感器，而是磁性器件，是降噪對策中的重要部件。
共模濾波器
共模濾波器的結構是兩個繞組繞在一個磁芯上，相當于兩個電感組合在一起（見下圖）。當繞組中流過電流時，磁芯產生磁通，針對急劇的電流變化，起到使電流不易流通（扼流）的作用。這與電感的自感作用相同。
共模濾波器基本上起到共模電流不流通、差模電流流通的作用。關鍵在于這2根導線沿同一方向繞在一個磁芯上。
如圖所示，差模電流是在2根導線上往復流動，因此磁芯產生的磁通方向相反，磁通抵消，因此不能起到扼流作用，而是直接通過。
相比之下，共模電流的流向相同，因此磁通量增強，電流不易流過。也就是說，共模電流＝共模噪聲難以通過，被濾除。
使用共模濾波器降低噪聲的對策
由于這里提到開關電源的噪聲，因此在下面給出作為電源的輸入濾波器使用的示例。
該圖是在“開關電源的輸入濾波器”中使用過的圖，如圖所示在電源的輸入線插入共模濾波器。與用于信號線的共模濾波器相比，用于電源線的共模濾波器使用差模阻抗較大的分裂繞組結構的。
展開 經常受干擾，迫不得已給PLC單獨埋了個接地銅管...
在平常施工中，實際上PLC的接地方式一般采用第2種接地方式，至于電磁干擾方面：如果柜內有多個大功率的變頻器，可以在PLC電源的前端加裝一個單相電源濾波器就可以了。
一般設計時在變頻器附近的PLC前端都加裝了電源濾波器。這樣處理以后，和防雷方面也就沒有什么沖突了。
對于受干擾影響不大的直流和交流設備，可以接在一起——即使直流和交流電路因為某種原因連通了，因為他們不是同一個回路（接地可不是回路中的一部分），也不會造成設備損壞。曾有人將AC220V的電源與DC24V回路連上了，但設備工作仍然正常。
數字地和模擬地建議分開（除非你的低壓電氣設備電源電壓只有幾十伏），因為數字電路屬于正負5V、12V、24V級別的，很容易受干擾，而且一旦外部異常電壓一旦串入將很大可能性的造成設備損壞。
展開 PLC接地方式你知道幾種？
而這種接地方式的不完美之處在于：如果是電子設備或其它對高頻干擾高度敏感的電氣設備，來自于其它設備的高頻干擾（例如變頻器、中頻爐等晶閘管變流器件）將會從共地點串入，造成設備工作不正常。
多分支單點接地：
接地方法：將每個設備的接地端子單獨接到接地裝置上。接地方法和第2種接地的區別在于：設備具有單獨的接地體（或者變通一下：直接接到離接地體最近的接地裝置上（或者接地源處），每個設備在電氣接地回路上的距離是比較遠的（例如超過50米））。這有效的避免了設備之間的相互電磁干擾。但這種接地方式費時、費力而且單獨接地源不一定好取。
在平常施工中，實際上PLC的接地方式一般采用第2種接地方式，至于電磁干擾方面：如果柜內有多個大功率的變頻器，可以在PLC電源的前端加裝一個單相電源濾波器就可以了。
一般設計時在變頻器附近的PLC前端都加裝了電源濾波器。這樣處理以后，和防雷方面也就沒有什么沖突了。
對于受干擾影響不大的直流和交流設備，可以接在一起——即使直流和交流電路因為某種原因連通了，因為他們不是同一個回路（接地可不是回路中的一部分），也不會造成設備損壞。曾有人將AC220V的電源與DC24V回路連上了，但設備工作仍然正常。
展開 
電源電路中變壓、整流、濾波電路詳解
基礎電路
一般直流穩壓電源都使用220伏市電作為電源，經過變壓、整流、濾波后輸送給穩壓電路進行穩壓，最終成為穩定的直流電源。這個過程中的變壓、整流、濾波等電路可以看作直流穩壓電源的基礎電路，沒有這些電路對市電的前期處理，穩壓電路將無法正常工作。
1、變壓電路
通常直流穩壓電源使用電源變壓器來改變輸入到后級電路的電壓。電源變壓器由初級繞組、次級繞組和鐵芯組成。初級繞組用來輸入電源交流電壓，次級繞組輸出所需要的交流電壓。通俗的說，電源變壓器是一種電→磁→電轉換器件。即初級的交流電轉化成鐵芯的閉合交變磁場，磁場的磁力線切割次級線圈產生交變電動勢。次級接上負載時，電路閉合，次級電路有交變電流通過。變壓器的電路圖符號見圖1。
圖1變壓器電路圖符號
2、整流電路
經過變壓器變壓后的仍然是交流電，需要轉換為直流電才能提供給后級電路，這個轉換電路就是整流電路。在直流穩壓電源中利用二極管的單項導電特性，將方向變化的交流電整流為直流電。
（1）半波整流電路
半波整流電路見下圖。其中B1是電源變壓器，D1是整流二極管，R1是負載。B1次級是一個方向和大小隨時間變化的正弦波電壓，波形如圖2所示。
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電子穩壓原理如下：
圖7：電子穩壓濾波器電路
在VT1基極與地端之間接入了穩壓二極管VD1后，輸入電壓經R1使穩壓二極管VD1處于反向偏置狀態，此時VD1的穩壓特性使VT1管的基極電壓穩定，這樣VT1發射極輸出的直流電壓也比較穩定。注意：這一電壓的穩定特性是由于VD1的穩壓特性決定的，與電子濾波器電路本身沒有關系。
R1同時還是VD1的限流保護電阻。在加入穩壓二極管VD1后，改變R1的大小不能改變VT1發射極輸出電壓大小，由于VT1的發射結存在PN結電壓降，所以發射極輸出電壓比VD1的穩壓值略小。
C1、R1與VT1同樣可以組成電子濾波器電路，起到濾波作用。
在有些場合下，為了進一步提高濾波效果，可采用雙管電子濾波器電路，2只電子濾波管構成了復合管電路。這樣總的電流放大倍數為各管電流放大倍數之積，顯然可以提高濾波效果。
六、電源濾波電路識圖小結
關于電源濾波電路分析主要注意以下幾點：
（1）分析濾波電容工作原理時，主要利用電容器的“隔直通交”特性，或是充電與放電特性，即整流電路輸出單向脈動性直流電壓時對濾波電容充電，當沒有單向脈動性直流電壓輸出時，濾波電容對負載放電。
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電路三、信號濾波器
注意要點：
1、信號濾波器的作用：
把輸入信號中不需要的信號成分衰減到足夠小的程度，但同時必須讓有用信號順利通過。
與電源濾波器的區別和相同點：
兩者區別為：信號濾波器用來過濾信號，其通帶是一定的頻率范圍，而電源濾波器則是用來濾除交流成分，使直流通過，從而保持輸出電壓穩定；交流電源則是只允許某一特定的頻率通過。
相同點：都是用電路的幅頻特性來工作。
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電路三、信號濾波器
注意要點：
1、信號濾波器的作用：
把輸入信號中不需要的信號成分衰減到足夠小的程度，但同時必須讓有用信號順利通過。
與電源濾波器的區別和相同點：
兩者區別為：信號濾波器用來過濾信號，其通帶是一定的頻率范圍，而電源濾波器則是用來濾除交流成分，使直流通過，從而保持輸出電壓穩定；交流電源則是只允許某一特定的頻率通過。
相同點：都是用電路的幅頻特性來工作。
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電路三、信號濾波器
注意要點：
1、信號濾波器的作用：
把輸入信號中不需要的信號成分衰減到足夠小的程度，但同時必須讓有用信號順利通過。
與電源濾波器的區別和相同點：
兩者區別為：信號濾波器用來過濾信號，其通帶是一定的頻率范圍，而電源濾波器則是用來濾除交流成分，使直流通過，從而保持輸出電壓穩定；交流電源則是只允許某一特定的頻率通過。
相同點：都是用電路的幅頻特性來工作。
干貨｜EMC常見的29個問題
選型時要考慮插入損耗（共模和差模）、額定電流、電壓、有效的頻率范圍等參數，使用時要注意安裝方法，必須確保射頻接地良好和輸入輸出隔離，防止濾波過的導線部分再次受到污染。
20、為什么電源線濾波器的高頻濾波特性十分重要？
答：如果高頻濾波特性不好，會導致設備的輻射發射超標或對脈沖性干擾敏感。
21、進行結構電磁兼容設計時，有一個原則是：經過濾波的電源線要盡量遠離各種信號電纜。這是為什么？
答：如果電源線與信號電纜靠得很近，信號電纜上的高頻信號會耦合到電源線上（特別是已經濾波過的部分），造成電源線上的傳導發射超標。
22、為什么選用電源線濾波器時，不能一味追求體積小巧？
答：濾波器的體積主要由濾波器電路中的電感器決定，較小的濾波器內必須使用體積較小的電感器，而較小的電感器電感量也可能較小，會導致濾波器的低頻濾波性能較差。另外，濾波器的體積減小，必要讓內部器件相互靠得很近，這樣會降低濾波器的高頻性能。
23、什么叫濾波器的插入損耗？用什么方法測量濾波器的插入損耗可以得到最保險的結果？
答：由于濾波器接入電路而產生的電流、電壓損耗叫做濾波器的插入損耗，干擾濾波器應對干擾頻率的信號有盡量大的插入損耗。測量濾波器的插入損耗應采用源和負載阻抗的比值為0.1:100（或反過來）的條件來測，這時可以得到最壞條件下的結果，也就是最保險的結果。
24、一般而言，交流線濾波器可以用在直流的場合，但是直流線濾波器絕對不能用在交流的場合，這是為什么？
答：直流線濾波器中使用的旁路電容是直流電容，用在交流條件下可能會發生過熱而損壞，如果直流電容的耐壓較低，還會被擊穿而損壞。
展開 收藏 | 工程師必須掌握的二十個模擬電路
電容容量RLC≧（3~5）T/2其中T為交流電源電壓的周期。實際中，經常進一步近似為Uo≈1.2U2整流管的最大反向峰值電壓URM=√2U 2，每個二極管的平均電流是負載電流的一半。
電路三、信號濾波器
注意要點：
1、信號濾波器的作用：
把輸入信號中不需要的信號成分衰減到足夠小的程度，但同時必須讓有用信號順利通過。
與電源濾波器的區別和相同點：
兩者區別為：信號濾波器用來過濾信號，其通帶是一定的頻率范圍，而電源濾波器則是用來濾除交流成分，使直流通過，從而保持輸出電壓穩定；交流電源則是只允許某一特定的頻率通過。
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影響硬件可靠性的因素
單元可靠性設計
控制與接口單元是指能獨立完成某些測控功能的功能模塊，其可靠性設計主要包括微處理器系統的冗余設計、輸入輸出通道干擾的抑制、電源系統干擾的抑制、控制單元運行狀態的監視等。
（1）I/O通道干擾的抑制
模擬量輸入通道常態干擾的頻率通常高于被測信號的頻率，因此可考慮采用濾波網絡對模擬量輸入信號進行濾波。可采用各種形式的金屬屏蔽層做好信號傳送線路的屏蔽工作，將信號線與外界電磁場有效地隔離開來；在系統既有模擬電路又有數字電路時，數字地與模擬地要分開，最后只在一點相連，以防相互干擾。I/O通道一般應采用光電耦合器進行電氣隔離，既可避免構成地環路，還可有效地抑制噪聲。另外，在輸入輸出通道上應采用一定的過壓保護電路。
（2）電源系統干擾的抑制
同一電源網路上有較多大功率設備時，在控制單元與供電電源之間可加入三相隔離變壓器，以防止電網干擾侵入控制系統。在整機的電源線入口處，可通過增加電源濾波器來防止其他電子設備與本系統之間產生相互干擾。在機內獨立的印刷板上應安裝小型電源濾波器，以防止板與板之間的相互干擾。
由于開關電源具有較強的抗工頻電壓波動和頻率波動能力，同時能隔離從電源線進入的傳導干擾，適當場合可選用開關電源。必要時，系統輸入輸出通道和其他設備可考慮采用獨立的供電電源，實行電源分組供電。另外，邏輯電路板上的直流電源線和接地線要注意合理布線。
（3）控制單元運行狀態監視
可使用看門狗定時器(WDT)監視控制單元的運行狀態。WDT的輸出直接連到CPU的中斷請求端或控制單元的復位端，WDT的每次“定時到”溢出脈沖信號均能引起CPU的中斷或復位。WDT受CPU控制，可對其重新設置時間常數或刷新。
定時器重新開始計時，只要程序正常運行就不會產生定時中斷或系統復位。
展開 盤點：30種磁芯結構圖匯總！
用途：濾波共模變壓器。廣泛應用于彩電，計算機，顯示器等電子設備。
ET/FT型高導磁芯
EE/EEL/EF型高導磁芯
特點：引線空間大，繞制接線方便。適用范圍廣、工作頻率高、工作電壓范圍寬、熱穩定性能好。
用途：廣泛應用于電源濾波器、EMI濾波器、小型脈沖變壓器等領域。
EI型高導磁芯
特點：結構合理，制作工藝簡單，窗口較大，散熱條件好，漏磁小。
用途：音頻變壓器，電源濾波器、EMI濾波器、小型脈沖變壓器等領域。
EP型高導磁芯
特點：具有磁屏蔽效果好、分布電容小、傳輸衰耗低、電感量高、漏感小、磁場分布均勻等優點，且骨架配有多路接頭，易設計多路輸出變壓器。
用途：寬帶變壓器、電感器、隔離變壓器、匹配變壓器，廣泛應用于程控交換機終端和精密電子設備等領域。
RM型高導磁芯
特點：磁屏蔽效果好，抗干擾能力強，感量系數高，漏磁小，骨架備有多路引腳，可設計多路輸出變壓器，可高密度安裝。但散熱較差，安規成本較高。
用途：主要應用于載波通訊、網絡、數字、計算機等領域。
T型高導磁芯
特點：輸出電流大，損耗小，耐電壓，電感高，價格低。但繞線成本高，很難大批量生產。
用途：扼流線圈，EMI/RFI濾波，音頻變壓器，廣泛應用于各類節能燈，音響，控制電路及其它電子設備。
展開 無源濾波器為什么能濾波？
如果在源和負載之間插入一個無源無耗二端口網絡，使得我們從源向右看去的阻抗，在通帶等于50歐，而阻帶與50歐相差很大（即反射系數很大），這個網絡就有了濾波性能。
所以說濾波器在某種程度上可以看作一個阻抗變換器。
舉個例子說明，在AWR中查看上圖電路的阻抗實部虛部：
取源電阻50歐，查看反射系數（S11）、負載與源功率比（Pratio），有：
通帶內，實部接近50歐，虛部趨于零，也就是負載阻抗接近于源阻抗；反射系數模值趨于零（匹配，全透射），功率傳輸接近50%。
阻帶內，實部接近于零，虛部很大，類似一個純電抗元件，儲能而不耗能；反射系數模值很大，接近于1（全反射），功率傳輸基本為零。
這也就解釋了為什么濾波器在通帶內傳輸功率，而在阻帶內抑制功率的頻率選擇特性了。
－ The End －
展開 說透互補濾波(1) - 線性互補濾波器從原理到實現
怎么我三個傳感器用完才能得到一路姿態呀？
加計不是可以求姿態嗎？這時我才想起來，網上流傳的加計求姿態公式，其實只能在飛機受力平衡的時候使用，當飛機受力不平衡，飛機在地理系受到的加速度不是[0;0;g]，而是個未知數，上面的方程是沒有解的。
連兩路輸入都沒有，還怎么互補濾波？
必要的假設
所以在討論互補濾波器之前我們要做出幾個假設：
1.姿態的更新是線性的即滿足公式
2.飛行過程基本受力平衡，接近勻速直線運動，或者懸停，即飛機在地理系下的加計讀數為[0;0;g]
3.傳感器的測量數據只涉及高頻或者低頻噪聲，即，傳感器測量方程如下：
m下標為傳感器測量值，等于真實值加上噪聲，所以可以推導出，傳感器測量出的角度也滿足以下測量方程。
4.假設初始歐拉角為[0;0;0]
所以傳統的線性互補濾波結構如下。
從低通濾波器開始分析
低通濾波器是我們比較熟悉的，之前我們分析過一階低通濾波器，但是低通濾波器有很多種，為了討論不同的狀態，令低通濾波器函數為LPF。
那高通濾波器是什么呢？這里我們的低通濾波和高通濾波合并后希望能夠通過完整的波形，也就是波形完全不變，那這個全通的函數其實就是1，所以我們高通濾波器就可以設計為1-LPF。
以我們最熟悉的一階低通濾波器為例，它的函數為：
那高通濾波就是：
那這個結論對不對呢？令截止頻率wc=1HZ，畫出兩個函數的伯德圖，完全符合預期，一個低通一個高通且截止頻率1hz.
ps:一階濾波器詳細分析參考《一階RC低通濾波算法》
我們再試試二階濾波器，二階低通濾波器函數為：
二階高通濾波器為：
令所有系數為1，a1=a2=a3=b1=b2=b3=1,畫出濾波器的伯德圖
結果也是符合預期的。
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