作者：KEMET公司

能夠抑制電源電磁干擾的緊湊型納米晶體單相濾波器可為工程師提供更大的設(shè)計靈活性。

在這個互聯(lián)程度日益提高的世界中，我們正在越來越多地依賴各種電子儀器和設(shè)備，以及其中包含的半導體器件。

因此，我們會發(fā)現(xiàn)，市場對于能夠管理電磁干擾 (EMI) 和無線電頻譜中射頻干擾 (RMI) 組件的需求比以往任何時候都高，這并不足為奇。

事實上，根據(jù) Verified Market Research 的一份研究報告，全球 EMI/RFI 濾波器市場目前價值約為 8.5 億美元，預(yù)計到 2027 年將增至近 11 億美元，在此期間的復(fù)合年增長率為 3.56%。隨著制造業(yè)和汽車等行業(yè)的數(shù)字化和電氣化趨勢加速，EMI/RFI 濾波器的應(yīng)用范圍可能會變得越來越多樣化。

EMI 濾波器設(shè)計注意事項

因此，在評估市場上一些最新設(shè)備的性能之前，讓我們首先更深入地了解 EMI 濾波器的作用。一般而言，EMI/RFI 濾波器可防止在信號或電源線上產(chǎn)生干擾，這種干擾可能嚴重影響設(shè)備或設(shè)備中的電路，影響設(shè)備性能或最終導致完全故障。EMI/RFI 濾波器主要是通過阻止較高頻率的電磁噪聲，同時允許所需的較低頻率信號通過來防止干擾。

這些組件還可幫助制造商滿足世界各地嚴格的機電兼容性標準，限制設(shè)備對于交流電網(wǎng)釋放的噪聲。這種機制適用于幾乎所有采用交流電的設(shè)備，包括工業(yè)機械到醫(yī)療設(shè)備和商業(yè)設(shè)備（例如 ATM 自動提款機），再到小型白色家電（例如咖啡機）等。因此，EMI濾波器可以說無處不在，對保證系統(tǒng)性能至關(guān)重要。

更高密度組件

從歷史上看，最常見和最有效的一種 EMI 濾波器類型是共模扼流圈。通常情況下，這些器件的特點是導體繞組通過鐵氧體磁芯耦合在一起。共模環(huán)形扼流圈具有多種特性，通常采用納米晶體金屬芯設(shè)計，可用于多種防止噪聲領(lǐng)域。

然而，隨著技術(shù)的快速發(fā)展，滿足單相 EMC 要求的塑料外殼濾波器最近脫穎而出。這些最新一代設(shè)備大多采用了軟納米晶體材料的專利改進技術(shù)，從而能夠生成更加優(yōu)化的芯核，可以提供一些獨特的性能優(yōu)勢。

更值得注意的是，與傳統(tǒng) EMI 濾波器中的鐵氧體變體相比，這些納米晶體材料具有更高的磁導率和更低的損耗。與之前市場可用的其他 EMI 濾波器相比，能夠?qū)崿F(xiàn)更緊湊和更高密度的設(shè)計，從而實現(xiàn)更高的衰減能力和更小體積封裝。

一些納米晶體芯核器件非常小，包括磁性元件和電容器在內(nèi)，一些器件的尺寸僅為 75 x 44 x 25 毫米，使其比采用鐵氧體芯核的競爭濾波器小 20% 至 60%，但仍然能夠提供卓越的衰減性能。這些特性對設(shè)計工程師來說非常有價值，因為它們有助于滿足電子設(shè)備小型化的一貫趨勢。

此外，磁導率較高的鐵氧體材料在低頻范圍內(nèi)有效，而磁導率較低的鐵氧體材料則在高頻范圍內(nèi)有效。但最新一代的金屬納米晶體材料在低頻和高頻寬帶頻率范圍內(nèi)都很有效，因此能夠提供一種高度靈活的解決方案。

EMI濾波器創(chuàng)新技術(shù)

那么，這些研發(fā)活動是如何體現(xiàn)在新濾波器產(chǎn)品的創(chuàng)新方面呢？如圖 1所示，最新的單相濾波器能夠以小巧輕便的封裝為設(shè)計工程師提供出色的噪聲衰減性能。該濾波器的額定電壓可高達 250 VAC，頻率為 50 或 60 Hz，額定電流范圍為 6 至 30A。通常，它們封裝在帶有螺釘端子的外殼中，以便在接線時提供便利和靈活性。

圖 1：KEMET 的 GTX 系列濾波器。

最新推出的器件包括多個 Y 類電容器組合，可處理不同的頻率，并支持各種逆變器拓撲，組合選項在輸入和輸出上都有 Y 類電容器。這些緊湊型組件可以在-25 ℃到55 ℃的溫度范圍內(nèi)工作，并且獲得了 UL、c-UL 和 TUV 認證，符合 RoHS 標準。

多種類型組件的性能參數(shù)意味著最新的單相濾波器在各個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。例如，在工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，它們可用于通用逆變器、工廠自動化、機床和焊機等。同時，在醫(yī)療設(shè)備中，它們已被用于一系列診斷設(shè)備甚至按摩椅等。

GTX 系列應(yīng)用

KEMET公司的GTX 系列能夠以緊湊輕巧的設(shè)計提供一種用于抑制單相電壓線上電磁傳導噪聲的解決方案（參見圖 2）。

圖 2：GTX 濾波器的內(nèi)部電路圖示。

通過根據(jù)額定電流和所需 Y電容器模式，可以從 30 種產(chǎn)品變體中進行選擇，針對特定的噪聲頻率實現(xiàn)高衰減性能（參見圖 3）。

圖 3：GTX-2060*** 的衰減圖示例。（6A 等級）

例如，GTX-2060*** 的額定電流為 6A，可以在各種Y電容器配置中進行選擇。在需要 6A 額定值的應(yīng)用中，YXX 型號的峰值衰減大約在 500 kHz，Y22 約在 1 MHz，Y0X 約在 10 MHz，依此類推。

EMI/RFI 濾波技術(shù)創(chuàng)新

在 EMI/RFI 濾波技術(shù)方面已經(jīng)出現(xiàn)了高水平創(chuàng)新，這些創(chuàng)新大多源于近年來的協(xié)同研究和開發(fā)工作，從而最終導致用于抑制單相電壓線路傳導噪聲的新產(chǎn)品產(chǎn)生。通過采用先進的納米晶體磁芯材料，這些濾波器能夠在緊湊的塑料外殼中實現(xiàn)出色的衰減特性，集成的 Y電容器組合可為所有應(yīng)用提供高靈活性。

總之，通過這種創(chuàng)新，再加上與其他可用產(chǎn)品相結(jié)合，能夠確保 EMI/RFI 噪聲始終受到控制，同時為設(shè)計工程師提供所需的靈活性。

審核編輯 黃宇