解决方案

电源基础
噪声的基础知识
点击次数:576 次    更新时间:2022-03-03
1) 噪声的基础知识
①什么是噪声?

目标电压、 电流、 信号以外的电压、 电流、 信号。

②噪声产生源
噪声分为自然噪声和人为噪声两种。 自然噪声指雷电及静电等产生的噪声, 而人为噪声指人为发出电磁波的工业
设备、 荧光灯等日常用品以及通讯设备等产生的噪声。

③什么是EMC
包含“EMI”(抑制电子设备及各种机器发出噪声) 和“EMS”(耐受其他设备发出的噪声) 两个方面。 EMC对应产
品是指符合
EMIEMS所要求标准的产品。 备有分别对应EMIEMS的各种部件。 本公司的噪声滤波器是一种主
要针对
EMI传导干扰的部件。

④噪声的传递路径
传导噪声
变频器及电源等产生的噪声传递至电线及电路板图形等。
感应噪声
当周边设备的电源线或信号线靠近有噪声电流流动的线路(输入输出线及电路板图形等) 时, 由于电磁感应或静
电感应, 会感应出噪声并进行传递。
辐射噪声
变频器及电源等产生的噪声被输入输出线像天线那样向外辐射, 传递至周边设备。

2) 抑制噪声的基础知识
噪声通过传递路径从噪声产生源传递至受干扰一方。
有以下三种基本的抑制噪声的措施。

①传导性噪声的产生模式
噪声的产生模式分为常模噪声和共模噪声两种。 常模噪声也被称为差模噪声, 是在电源线之间产生的噪声。 共
模噪声是指电源线与接地线之间产生的噪声。

a.高频噪声
也称为EMI噪声或电源噪声, 指计算机的时钟频率及电源的开关频率等的谐波分量。 可在输入侧安装噪声滤波器
加以抑制。 请在考虑外形、 价格的基础上, 选择一级滤波器或二级滤波器, 以及通用产品或高衰减产品等。

b. 脉冲噪声
继电器及电机驱动时产生的噪声。 峰值电压可能高达数千伏, 普通的滤波器因扼流圈饱和而无法衰减噪声。 作为
应对措施, 可选择采用脉冲衰减特性优异的非晶磁芯的滤波器。 本公司备有
NAPEAP系列。

c. 浪涌噪声
自然界中产生的雷电进入电源线的噪声。 产生的电压高达数千伏以上, 噪声滤波器无法抑制浪涌噪声。 作为应对
措施, 可在电源线之间或电源线与大地之间使用压敏电阻等抑制浪涌电压的部件。 噪声滤波器的浪涌耐受能力:
电源线之间约为
2KV、 电源线与大地之间约为4KV(非保证值) 。 这与本公司CE标志认证电源具有相同的性能, 但
若要求超出上述能力, 就一定要使用浪涌抑制部件。 否则, 可能会导致噪声滤波器及电源设备发生故障。

3) 噪声滤波器术语
①额定电压
对于可使用的最大线电压(有效值) 进行了规定。 实际上, 噪声滤波器内部所用部件的额定电压较高, 即使超
出噪声滤波器的额定电压仍可使用。 例如, 本公司额定电压为
AC250V的噪声滤波器考虑电源电压的波动, 可在
最大电压
AC275V以下使用。 某些噪声滤波器将可用最大电压、 而非额定电压作为规格进行了规定。 另外, 可在
低于额定电压(可用最大电压) 的电压下使用。 例如, 额定电压为
AC250V的噪声滤波器也可在AC100V的线路
中使用。
②电源频率
设计AC用噪声滤波器时, 一般都假定在商用频率(50Hz / 60Hz的) 下使用。 在400Hz等高频下使用时, 内置的
电容会出现发热等问题, 需要进行确认。 另外,
AC用噪声滤波器也可在DC线路中使用。
③额定电流
可连续流过的最大负载电流(有效值) 。 但是, 环境温度较高时, 需进行负载电流降额。

噪声滤波器内可通过短时间的大于额定电流的负载电流(峰值电流) 。 对于一般的开关电源等的冲击电流(单
次、 数
ms) 不会出现问题, 但若峰值电流的时间较长或反复流过, 需在确认工作条件的基础上对能否使用进行
个别判断。
④试验电压(耐电压)
进行耐电压试验时施加的电压值。 耐电压试验是在噪声滤波器的端子(线路) 与安装板(大地) 之间施加短
时间的高电压, 以检查是否会发生绝缘击穿等异常的试验。 用于
AC电源线时, 试验电压一般为AC2000V
AC2500V。 在耐压试验中, 由于在线路与大地之间施加高电压, 因此流过的漏泄电流比实际使用时大。 在验收检
查等场合进行耐压试验时, 应将耐压试验装置的截止电流设定为适当的值(规格中记载的截止电流) 。 对于接地
电容的容量特别大的噪声滤波器, 由于施加
AC时漏泄电流非常大, 因此试验电压有时会使用DC(直流) 。
⑤绝缘电阻
端子(线路) 与安装板(大地) 之间已进行了绝缘。 绝缘电阻指的是在端子之间施加规定的直流电压(通常为
DC500V) 时的电阻值, 是表示绝缘程度的一个指标。 通过测量施加直流电压后电容或树脂盖等绝缘材料中流
过的微小电流, 可求出绝缘电阻。

⑥漏泄电流
连接到AC电源线后, 从噪声滤波器的接地端子流向大地的电流。 一般来说, 增加接地电容的静电容量后, 共模噪
声的降噪效果提高, 但同时漏泄电流也会变大。 若漏泄电流较大, 漏电断路器就会发生跳闸; 另外, 若噪声滤波
器未正确接地, 可能会引起触电事故, 请加以注意。 各电源线流向大地的电流(
i) 由下式表示, 这是计算漏泄电流
的基础。

⑦直流电阻
噪声滤波器的输入-输出之间的电阻值(往复电阻) 。 其中的大部分为线圈的绕线电阻, 也包含线圈与端子的连接
部的电阻等。 噪声滤波器产生的电压降由下式表示。

另外, 某些产品将流过额定电流时的电压降、 而非电阻值作为规格进行了规定。
⑧温度和湿度
1) 使用温度
规定了在使用时(通电时) 可保证产品规格的环境温度范围。 环境温度较高时需进行负载电流的降额。
2) 使用湿度
规定了在使用时(通电时) 可保证产品规格的环境湿度范围。 前提条件是不发生结露。
3) 保存温度和湿度
规定了在非通电状态下保存而不会引起性能下降的环境温度和环境湿度的范围。 对于湿度, 前提条件是不发生
结露

4) 电路构成
噪声滤波器基本的电路构成。


5) 衰减特性
作为表示降噪效果的大致基准, 将滤波器接至规定的测量电路时的衰减特性是以频率为横轴、 以衰减量为纵轴
绘出的曲线图。 测量方法如下所述。 衰减量为测量电路未连接噪声滤波器时的输出
U01与连接了噪声滤波器时的
输出
U02之比, 通常取其对数, 用dB表示。
U01: 未连接噪声滤波器的状态下产生的电压
U02: 连接了噪声滤波器的状态下产生的电压

由于噪声滤波器的衰减特性受测量电路的输入输出阻抗的影响, 因此无论测量频率多少, 衰减特性(静态特性)
都是在输入输出阻抗为
50Ω的恒定条件下进行测量的, 并在相同条件下对不同滤波器的衰减特性进行比较。 但
是, 实际的电子设备的电源线阻抗根据设备的不同而异, 另外阻抗本身也与频率有关, 并非恒定值。 因此, 产品目
录中记载的衰减特性(静态特性) 并不一定与噪声滤波器安装于实际设备时的衰减特性一致。
另外, 将滤波器串联连接时, 最终特性并不是将各滤波器的静态特性(
dB) 简单相加, 请加以注意。
6) 脉冲衰减特性
该特性表示了对于导致电子设备产生误动作的、 叠加于电源线的脉冲状共模噪声能够进行多大程度的衰减。 测
量方法如下图所示, 在噪声滤波器的输入输出的终端设置
50Ω的电阻, 对输入侧施加规定的脉冲波形, 测量输出
中出现的脉冲电压。 以横轴表示输入电压、 纵轴表示输出脉冲电压绘出测量结果。

若对噪声滤波器(内部的扼流圈) 施加超过一定电压时间乘积的脉冲, 扼流圈的磁芯就会达到磁饱和, 噪声抑制
效果将显著降低。
磁芯达到磁饱和时的电压时间乘积(VT) 的计算公式

本公司的大多噪声滤波器通过指定接地电容代码, 可对应各种接地电容容量。 可选的接地电容器代码根据机型而
不同, 此处以
EAP系列的接地电容代码和衰减特性例进行说明。

通常接地电容容量越大, 共模的衰减特性越好, 但漏泄电流也会随之增加, 是一种权衡取舍的关系。 接地电容容
量具有丰富的可选性, 因此可在平衡考虑衰减特性和漏泄电流的基础上, 采取最优的抑噪措施。

7) 噪声滤波器的使用方法

8) 抑制噪声
①输入输出阻抗和滤波电路
噪声源和负载的输入输出阻抗不同, 适用的滤波电路也不一样。 普通的噪声滤波器是由LC组合而成的低通滤
波器, 若无法达到目标衰减效果, 可能是由于受到了噪声源和负载阻抗的影响。

9) 噪声滤波器的安装方向
通常将LINE端子接至输入侧、 将LOAD端子接至负载侧, 但反向连接时也可使用。
然而, 衰减效果可能会出现差异。

10) 两台串联连接时的衰减效果
①输入输出阻抗和滤波电路
一台噪声滤波器的衰减量不足时, 可将两台串联使用, 以提高衰减效果。 但是, 漏泄电流及电压降也为两台的量,
请加以注意。

连接两台时也一样, 因配置方向的不同, 衰减特性可能会出现差异。 这是由于实际设备中的噪声滤波器的输入输
出阻抗与静态特性的条件不同而产生的现象。 为了实现噪声滤波器的最优配置, 需在实际设备评估中对实际的
噪声水平进行观察后加以判断。

11) 外置磁芯
一台噪声滤波器的衰减量不足时, 可安装外置磁芯, 以获得更高的衰减量。 安装在噪声滤波器的LINE侧还是
LOAD侧, 衰减特性可能会出现差异

12EMC试验
①CE标志
对于在欧盟范围内销售的机械及电气产品, 为进行安全及质量管理、 防止破坏环境, 有加贴“CE标志” 的义务,
而加贴
CE标志需符合相应的EC指令。 在EC指令中, 适用于一般机械产品的项目(指令) 如下所述。
1) 机械指令
以部件的集合体且“具有活动部的产品” 为对象(以工业设备为主) 。
2) EMC指令
以含有会产生电磁干扰的电气及电子部件的设备, 以及受电磁干扰影响的设备为对象, 要求符合“电磁发射:
EMI”(电磁干扰) 和“电磁抗扰度: EMS”(电磁敏感性) 两个项目。
3) 低电压指令
以在额定电压AC50-1000VDC75V-1500V的范围内驱动的产品为对象。 由于噪声滤波器单体没有包含上述指
令在内的相应的
EC指令, 因此不能在产品上加贴CE标志。 但本公司的AC输入型噪声滤波器获得了产品可在欧盟
等范围内流通的“
ENEC” 认证, 因此在产品上加贴了该标志。 获得ENEC认证的部件在成员国内流通时并不要
求办理申请手续, 因此无需获得流通国的认证即可自由流通。
②电源端子骚扰电压(传导发射: Conducted emission)
指从设备通过电源电缆向外部传递的骚扰电压, 可在外测试场(Open site) 或电波暗室使用LISN测量。

③辐射电场强度(辐射电磁场发射: Radiated emission
指运行设备时距设备3[m]10[m]处的电磁波的强度, 可在规定的频率范围内测量。

13) 电源谐波电流(EN61000-3-2 限值 - 谐波电流发射限值)

对输入电流进行频率分析, 检查各次数的谐波电流的值。
14) 静电放电(EN61000-4-2 静电放电抗扰度试验)
该试验模拟静电放电的影响(误动作及半导体元件破坏) , 适用于接触放电和空气放电。

15) 射频辐射电磁场(EN61000-4-3 辐射、 射频、 电磁场抗扰度)
设备暴露于电磁波时, 检查在受其影响情况下的抗扰度。
16) 快速瞬变脉冲群
EN61000-4-4 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验)
将通过触点处放电而产生的具有边沿的脉冲群输入电缆, 检查抗扰度。
17) 浪涌(EN61000-4-5 浪涌抗扰度试验: Surge immunity test)

18) 射频传导骚扰(EN61000-4-6抗扰度)
将电磁波通过电缆输入设备, 检查对于射频场感应的传导骚扰的抗扰度。
19) 工频磁场(EN61000-4-8 工频磁场抗扰度试验)
检查对于流经输入线路或动力线路的工频电流所产生磁场的抗扰度
20) 电压骤降/短时中断
(EN61000-4-11电压骤降、 短时中断和电压波动抗扰度试验)
短时电压下降或电压变为零的断电后, 检查设备能否正常运行。

21) 噪声的单位
1μV为基准, 用dB表示。
1μV0 [dB μV]
例如, 1 [V]


①峰值检波(PK
检测检波输出波形的峰高。 用于检测噪声的最大值, 频率等几乎对其没有影响。
②准峰值检波(QP
噪声持续时间较长或频率较高时测量结果变大的检波方法。
③平均值检波(AV
用于获取检波输出的平均值, 脉冲的频率较低时该值变小。

22EMC试验术语说明

23) 选项
本公司的噪声滤波器可通过指定选项代码进行定制。 设定的选项种类根据产品而不同, 需要在产品目录等资料
中进行确认。 各选项的概要说明如下。

另外, 上述选项代码也可进行组合。 例如, 对于H(高磁导率扼流圈产品) 与S(内六角螺栓) 组合后的产品, 其选
项代码为
HS



400-6699-731
sales@tt-power.com
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