共模濾波器設(shè)計(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)單,包括共模電容,不平衡變壓器或共模電感。共模電容將兩個(gè)輸入線的共模電流旁路到大地,共模電感呈現(xiàn)一個(gè)平衡阻抗,也就是說,電源線和地線中阻抗相等,這個(gè)阻抗對(duì)共模噪聲呈現(xiàn)阻抗特性。

線路濾波器防止在電子設(shè)備和AC線路之間產(chǎn)生過多噪音;一般而言,重點(diǎn)還是對(duì)AC線路的保護(hù)。在AC線路(通過全阻抗匹配電路)和(噪音)電源轉(zhuǎn)換器之間使用共模濾波器的情況。共模噪音(噪音在接地的兩條線路上同時(shí)產(chǎn)生)的運(yùn)動(dòng)方向是從負(fù)載端進(jìn)入濾波器,這樣兩個(gè)線路共有的噪音得到很大衰減。最后,濾波器加到AC線路(通過全阻抗匹配電路)上的輸出小到可以忽略不計(jì)。

設(shè)計(jì)共模濾波器必須設(shè)計(jì)兩個(gè)相同的差動(dòng)濾波器。其中每個(gè)濾波器分別對(duì)應(yīng)兩極的線路, 而每一邊的感應(yīng)器分別耦合一個(gè)磁芯。

對(duì)于差動(dòng)輸入電流(從A到B的輸入是沿L1,從B到A是沿L2),兩個(gè)感應(yīng)器之間的耦合凈磁通量為0。

任何差動(dòng)信號(hào)引起的自感應(yīng)是兩個(gè)濾波器耦合不好引起的。濾波器作為獨(dú)立元件工作,其漏感對(duì)差動(dòng)信號(hào)做出響應(yīng):漏感衰減了差動(dòng)信號(hào)。

當(dāng)感應(yīng)器L1和L2收到接地的同一電極的相同信號(hào),它們都會(huì)在共用的磁芯中產(chǎn)生一個(gè)非零的凈通量。兩個(gè)感應(yīng)器于是作為獨(dú)立元件工作,其共同的自感應(yīng)對(duì)共同的差動(dòng)信號(hào)做出響應(yīng):共同的自感應(yīng)衰減了共同的差動(dòng)信號(hào)。

一階濾波器設(shè)計(jì)

最簡(jiǎn)單和最廉價(jià)的濾波器就是一階濾波器。這類濾波器使用一個(gè)電抗性元件來(lái)存儲(chǔ)一定頻段的能量,與此同時(shí),其并不把能量傳送到負(fù)載。就低通共模濾波器而言,采用的電抗性元件是共模扼流圈。

為一階低通濾波器選擇扼流圈時(shí)應(yīng)多加注意,因?yàn)檫x取的值遠(yuǎn)大于典型的或最小的電感值會(huì)限制扼流圈的有效衰減頻段。

二階濾波器設(shè)計(jì)

二階濾波器采用兩個(gè)電抗性元件, 這種結(jié)構(gòu)安排較一階濾波器而言,具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):a) 理想地,二階濾波器在截止頻率之上提供每倍頻程12dB 的衰減(是一階濾波器的四倍);b) 在電感諧振頻點(diǎn)之上可以具有更大的衰減。

為獲得截止頻點(diǎn)(Wc)恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng),二階濾波器的設(shè)計(jì)要求比一階濾波器更為嚴(yán)格。但是,其對(duì)更高的頻率上的關(guān)注度有所降低。

對(duì)于高階濾波器而言,其設(shè)計(jì)過程所需要關(guān)注的關(guān)鍵因素之一是拐角頻率的衰減特性。在二階濾波器的設(shè)計(jì)中,阻尼因子通常用希臘字母ζ表示)既描述了拐角頻率處的增益也描述了濾波器的時(shí)域響應(yīng),是表達(dá)上述關(guān)鍵因素特性的重要表征特征。

三階濾波器設(shè)計(jì)

三階濾波器理想地在截止頻率處產(chǎn)生每倍頻程18dB 的衰減(如果三個(gè)拐角頻率并不是同步則會(huì)有多個(gè)截止頻率點(diǎn)),這是這種高階濾波器最明顯的特征。

三階濾波器最主要的缺點(diǎn)在于成本高,因?yàn)槠洳捎昧巳齻�(gè)電抗性的元件。高于三階以上的濾波器通常費(fèi)用太昂貴,故在實(shí)際生產(chǎn)中一般不予考慮。