开关电源知识库

EMI 滤波(Line Filter)——适配器/服务器电源进网的“第一道安检门”

类别定位

EMI 滤波是电源进电网的第一关:电网里的浪涌(雷击/操作过电压)、开关电源自己的开关噪声(传导 150 kHz~30 MHz、辐射 30 MHz~1 GHz)都在这一级被挡。它的物理位置在保险丝之后、整流桥之前,和 MOV、NTC、保险丝同居输入模块——MOV 管外部来的电压应力(并联泄放雷击浪涌)、NTC 管自己上电的电流应力(串联限流)、EMI 滤波管“噪声频谱”(X/Y 电容 + 共模/差模电感把开关频点的干扰压到限值以下)、保险丝管失效后的后续电流。四者分工见 00_总览 的输入保护配套组合示意,本篇把“X/Y 电容 + 共模电感 + 放电电阻”这一段补齐成显学。

器件层知识在库内已经铺好:X/Y 电容属于安规薄膜/瓷介(03_薄膜安规TDK全译 讲 X/Y 分类、自愈、AC 三区限值;Y 电容用 Class 1/C0G 的原因与其呼应);共模电感的磁芯材料属于磁芯(02_TDK铁氧体笔记全译 有 EMI 应用磁芯章:环形磁芯、共模扼流圈、NiZn/MnZn 分工);本篇 Würth ANP015 则给出从 LISN 测量到滤波器算尺寸再到实测定案的完整设计流程。

方法论出处:本文件夹 01_Wurth_ANP015全译 为 Würth《ANP015: 1-Phase Line Filter Design》(ANP015d 2024/06/03,21 页)全文精译——式 (1)~(40)、图 1~49 全录;含 LISN 共模/差模分解、单级/两级滤波器设计、压敏电阻选型、漏电流与放电电阻计算、共模电感磁芯材料。

关键数字速查(ANP015 口径)

参数 值 条件/出处
LISN 测量电阻 50 Ω×2:DM 串联 100 Ω、CM 并联 25 Ω §2.1(式 1/2)
单级滤波器斜率 40 dB/decade(二阶 LC);两级 80 dB/decade §3/§4(式 3/10)
单级算例 f_SW=300 kHz 需 40 dB → f_CO = 30 kHz 式 (5);两级 → 95 kHz(式 12)
两级截止频率 f_CO1≈0.6×、f_CO2≈1.6× 有效截止频率;两峰须相隔 ≥1 倍频程(2:1) 式 (13)(14)
CM 设计起点 参考测量后按“≥36 dB”;无预合规则按 ≥40 dB(CM+DM) 起步 §2.2
Y 电容漏电流 实用限值 3.5 mA(带保护导体常见应用);式 (29) 例:4.7 nF 级 → 0.89 mA 量级 §8(式 29~31)
放电电阻 拔插后 1 s 内 V<60 V(IEC 60950/60335/62368);例 2.52 µF/253 V → R_discharge<256 kΩ(复算 276 kΩ,待核实),取 240 kΩ,耗散 267 mW §9(式 32~35)
压敏电阻算例 2 kV/2 Ω 浪涌:I_G=1163 A → I_C1=653 A、I_Cmax=766 A;钳位 794~1020 V;W_max=12.9 Ws<140 Ws;T_cool=21.5 s<60 s §7(式 19~28)
8/20 µs 等效 t_eq=0.5·T1+1.43·(T2−T1)=21.16 µs 式 (20)~(22)
CMC 磁芯分工 MnZn 50 kHz~5 MHz;NiZn 5 MHz~500 MHz;纳米晶 最宽带、无温度依赖 §11(图 40~43)
“标称电感不是起始值” 1 mH 纳米晶 1 MHz 处只剩 0.146 mH(Z=0.915 kΩ)、锰锌 0.62 mH(Z=3.91 kΩ) §11(图 41)
布局铁律 Y2 参考地低电感(WA-SMST 螺柱);CMC 下方不得铺铜;不走短桩线 §10(图 36~38)

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篇 内容 出处(原文 PDF 在 90_资料源/)
00_Wurth_ANP015全译.md Würth ANP015 全文精译:LISN 预合规(CM/DM 分解)/单级与两级滤波器计算(式 3~18)/LTspice 仿真/EMC 实测/压敏电阻选型(式 19~28)/漏电流(式 29~31)/放电电阻(式 32~35)/布局要领/CMC 磁芯材料/WE-CLFS 集成滤波器 + BOM 表与极点分析(式 36~40) EMI滤波_Wurth_ANP015_1PhaseLineFilterDesign.pdf(ANP015d 2024/06/03,21 页)

存疑与待核实