・，浪舳介绍・ＥＭＰ电源滤波器原理和应用ＰｒｉｎｃｉｐａｌｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＰｏｗｅｒＬｉｎｅＦｉｌｔｅｒｆｏｒＥＭＰ北京凌昆电磁技术有限公司肖疆１应用背景介绍电磁脉冲（ＥＭＰ）是一种突发的、宽带频谱的电磁辐射高强度脉冲，它覆盖的频段可以从几兆赫兹到几百吉赫兹，常规的电磁兼容电源滤波器很难在这个环境下达到高性能的工作要求。目前国际上和这个相关的研究技图１电源滤波器的原理图术或领域有：瞬态电磁脉冲发射监测技术、敏感房间信息设施、高空电磁脉冲和有意电磁脉冲。本文重点介绍在对于ＥＭＰ电源滤波器．这些元件的选用非常重要，强电磁环境中应用的一类新电源滤波器——ＥＭＰ滤波干扰信号在时域幅度变化大，要考虑到足够抗大电压、大器的工作原理和重要性能指标。电流和ＥＭＰ宽频响应（１４ｋＨｚ一４０ＧＨｚｏ为了应对高强度干扰，需要在很低频率就有很大的插入损耗，如起始最２ＥＭＰ电源滤波器的工作原理低频率从１５０ｋＨｚ变为１４ｋＨｚ。图１是电源滤波器的原理图，其中，Ｒ。Ｒ：，和乙．，ｋ为了让电源滤波器能够应用到更高的ＥＭＰ系统中和ｃ｛Ｉ构成差模滤波电路；ｃＩＩ一般选毫法值，不仅要承受（如电流峰值高达７０ｋＡ），在输入电路中使用高瞬态信额定交流电压外，还叠加各种交流高次杂波（ＥＭＩ峰值电号抑制器让脉冲电流旁路，这个高瞬态脉冲抑制器常选压），选择能够承受ｘ２等级电压的电容应用于ＥＭＰ滤用：电涌放电器（ＥＳＡ）和金属氧化物压敏电阻（ＭＯＶ）等。波器，己。和如，反向绕在铁氧体上的，通常选用金属粉ＥＴＳ—Ｌｉｎｄｇｒｅｎ的ＥＭＰ电源滤波器对各个电路元件进行压磁性铁氧体，它在大电流下电感下降较少，不易饱和。验证，如宽频带穿芯电容、高性能电感及可保持电源功率另外，由Ｒ。、Ｒ：、Ｌｃ、Ｃ．、ｃ‘２，及公共地构成构成共模滤波稳定的高瞬态脉冲抑制器件。电路。一般Ｇ。和ｃ０为几纳法，不能太大，需有足够安全余量，否则于壳体地连在一起有漏电电流过大的危险；Ｌ。３产品和其性能指标为几毫亨，同向绕在一个铁氧体上，抑制共模噪声。关于电磁脉冲（ＥＭＰ）／高空电磁脉冲（ＨＥＭＰ）／有意电（上接第１００页）质层（实际中研究的是玻璃纤维填充环氧树脂）的参数是劓蒲导体通过ＤＥＲＭ方法得到的随频率变化的列表数据。“粗糙电介质”部分是用有耗非色散材料进行建模的，根据不同粗糙度的金属箔，此部分的介电常数分别设置为：瓣４８．５＿ｊ１８．４，８，ｎｒ＝３３．１－５４．９７，ｓＭ产２８．９－ｊ１．７３。通过对单位长度带状线插入损耗ｓ２．的仿真结果分析可知，当没有“粗糙电介质”存在时，普通的介质基体仅存在（用ＤＥＲＭ提取的）介质损耗，该仿真结果比实际测试的损耗小很多。当加上“粗糙电介质”层时，纯介质部分∥采用ＤＥＲＭ提取的介质损耗，该仿真结果与实际测试值“粗糙电介质”Ｌ最相近。对于三种测试载体，在５ＧＨｚ以上时，与实际相圈２带状线插入损耗的仿真截面图差均不超过Ｏ．１ｄＢ；在５ＧＨｚ以下时，ＳＴＤ粗糙度的仿真和材料都是一致的。在此模型中仅考虑了ＴＥＭ的传播模结果与实际相差不超过Ｏ．３ｄＢ，ＶＬＰ和ＨＶＬＰ的仿真结式，这可能会影响建模的精度。该模型中的所有导体都是果与实际相差不超过０．５ｄＢ。完全光滑的，材料设置为铜，电导率为５．８×１０７Ｓ／ｍ。电介编辑：安皓Ｅ—ｍａｌｌ：¨ｈ∞＠ｏ∞ｉ．ａｃ．ｃｎ２０１２年第５期安全与电磁兼容万方数据●一＝．。八，・ＰＲＯＤＵＣ＇１１ＩＮ７ＦＲＯＤＵＣ…ＩＩＯＮ・磁干扰（ＩＥＭＩ）技术和标准国际上主要有ＩＥＣ６１０００系列标准。ＩＥＣ一６１０００—２—１３定义了ＩＥＭＩ的相关要求；美军标准ＭＩＬ－ＳＴＤ－４６４Ｃ，ＭＩＬ－ＳＴＤ一４６１Ｆ规定了相关系统和测试设备在高电磁环境的子系统和设备要求；Ｍ１１．一ＳＴＤ一’表１额定交流电压０—２７７／４８８Ｖ５０，６０Ｈｚ２２５０Ｖ１８８—１２５一ｌ＆２规定了高空电磁脉冲下Ｃ４Ｉ设施的相关测试和要求，见表１和表２；国内也有类似的标准，如军标ＧＪＢ一１３８９Ａ一２００５．ＧＪＢ一１５１Ａ／１５２Ａ一１９９７。ＥＭＰ电源滤波器是其中重要的电子系统部件，必须满足以上标准。ＥＭＰ电源滤波器的特性要求放电时间全载下最大温度上升全载工作温度范围在２５０Ｖ５０Ｈｚ测试直流电压绝缘电阻＞１００Ｍｎ放电电阻峰值浪涌电流泄漏电流＜１０％额定电流（在放电电阻前）内置于每线和外壳之间＜３０Ｓ２５℃一２５—６５℃７０ｋＡ（８ｕｓ）表２输入脉冲幅度２５０Ａ５００Ａ１０００Ａｌ８００Ａ２５００ＡＭＩＬ－ＳＴＤ－１８８—１２５—１＆２的注入电流和残余电流要求（２０／５００ｒｔｓ）按ＭＩＬ－ＳＴＤ一１８８—１２５要求的残余电流和滤波器允许通过的残余电流＋＜１０Ａ＜ｌＯＡ＜ｌＯＡ＜１０Ａ＜ｌＯＡ目前ＥＭＰ研究方面美国在世界占有领先的地位，大部分标准来源于美国的研究。，在不同电压和工作频率下●“Ｖ１００ｄＢ，１４ｋＨｚ～１０ＧＨｚ损耗达１００ｄＢ。ＥＭＰ电源滤波器还需要高脉冲电流注入试验来评估耐高电流性能。ＥＭＰ电源滤波器的安装注意事项和常规滤波器一样，但以下方面应该更加重视：如要尽量避免使用长接地线；电源滤波器不能存在电磁耦合路径；不能将线缆捆扎在一起；电源滤波器输入线、输出线必须拉开距离；电源滤波器外壳与机箱壳必须良好接触。编辑：王淑华Ｅ—ｍａｉｈｗａｎｇｓｈ＠ｃｅｓｉ．∞．ｃｎ使用的电源滤波器需要不同的设计。图２是一批ＥＴＳ—Ｌｉｎｄｇｒｅｎ公司基于美国标准的ＥＭＰ应用的电源滤波器，这些滤波器经过了美国第三方实验室按照ＭＩＬ－ＳＴＤ一１８８—１２５一Ｉ＆２，ＥＭＰ—ＳＯＰ一１０５０，１１ＥＭＥ２０００ＴＤ０２９等大电流注入测试，并在韩国、印度军方以及美国波音公司等大项目中得到了应用。（上接第８３页）【９】ＬＣａｒｂｏｎｉｎｉ．ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｎａｌｙｓｉｓｏｆａＷＴＥＭｃｅｌｌｗｉｔｈＴｒａｎｓｓｔａｎｄａｒｄＴＥＭｃｅｌｌｓｆｏｒｇｅｎｅｒａｔｉｎｇＥＭｏｎｆｉｅｌｄｓ［Ｊ１．ＩＥＥＥＥｌｅｅｔｒｏｍａｇＣｏｍｐａｔ，１９９３，３５（２）：２５５—２６３．ｃｅｌｌｓ【Ｃｌ／／Ｐｒｏ—【１０】ＲＬｏｒｃｈ．ＧＭｏｎｉｅｈ．Ｍｏｄｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎ＇ＩＴＥＭｅｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩＥＥＥＩｎｔＳｙｒｕｐＥｌｅｃｔｍｍａｇｎＣｏｍｐａｔ，Ａｕｇ１９９６．ＳａｎｔａＣｌａｒａＣＡ：ＩＥＥＥ，１９９６：４０－４２．【ｌｌ】ＳＤｅｎｇ，ＤａｖｉｄＰｏｍｍｅｒｅｎｋｅ，ＴｏｄｄＨｕｂｉｎｇ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎ—ｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｅｒｏｒｄｅｒｍｏｄｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎＴＥＭｅｅＨｓ们．ＩＥＥＥＴｒａｎｓＥｌｅｃｔｍｍａｇＣｏｍｐａｔ，２００８，５０ｃ２）＇Ｐａｒｔ２：４１６－－４１９．ａ【１２】ＤＡＨｉｌｌ，ＪＡＷａｌｓｈ．ＲｅｓｏｎａｎｃｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎＴＥＭｃｅｌｌ【ＪＪ．ＪＭｉｅｍｗＰｏｗｅｒ，１９８３，ｌ８（４）：３２５—３３０．图２基于ＥＭＰ电源滤波器（照片来自ＥＴＳ—Ｕｎｄｇｒｅｎ）【１３】ＳｈａｏｗｅｉＤｅｎｇ，ＤＰｏｍｍｅｒｅｎｋｅ，ＴＨｕｂｉｎｇ，ｅｔＤｅｓｉｇｎＦｏｒＨｉｇｈａ１．ＭｏｄｅＳｕｐ—ｐｒｅｓｓｅｄＴＥＭＣｅｌｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＣＭｅａｓｕｒｅ—ＥＭＰ电源滤波器不仅要满足常规滤波器性能指标，其宽频带的插入损耗（对称和非对称模式下）、漏电流、耐ｍｅｎｔｓ［ＣＭＥＥＥＳｙｒｕｐｉ：ＩＥＥＥ，２００７：ｌ一６．ＥｌｅｅｔｍｍａｇＣｏｍｐａｔ．Ｈｏｎｏｌｕｌｕ．Ｈａｗａｉ—高电压和高电流等性能也要满足更高的指标。ＥＭＰ电源滤波器需要在不同负载模式下进行插入损耗的测试，满足１０。１４ｋＨｚ间滤波器插入损耗从６０ｄＢ线性提高至【１４】ＪＪｉｎ．１１１ｅ２ｎｄＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄｉｎＥｌｅｃｔｍｍａｇｎｅｔｉｃｓ．ｅｄ【ＭＩ．ＮｅｗＹｏｒｋ：Ｗｉｌｅｙ．２００２．编辑：王淑华Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｓｈ＠ｔ．ｅｓｉ＿ａｃ．ｃｎＳＡＦＥＴＹ＆ＥＭＣＮＯ５２０１２万方数据