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EMI滤波电路是由哪些元件组成的,一文看懂!

通常对于追求效率的电源来说,NTC热敏电阻几瓦的损耗始终会降低电源的转换效率,而且对于关机后在短时间内再次开机的情况,如果没有继电器,处于高温下的NTC热敏电阻将无法发挥正常作用,因此继电器与NTC在高端电源中往往是配套使用,以达到“鱼与熊掌得兼”的效果。

PC电源中的EMI滤波电路可以分为一级EMI滤波电路以及二级EMI滤波电路,也就是我们常说的“一级EMI”和“二级EMI”,其中前者一般放置在电源上的AC输入插座上,有直接把元件焊接在插座上的,也有制作成独立PCB再与插座连接的;而后者在多数是放置在PC电源的主PCB上,元件相比一级EMI滤波电路更多,同时也是电源保护系统的重要组成部分。


海韵X-650电源的一级EMI与二级EMI电路组成

当然并不是所有电源都会明显地区分“一级EMI”以及“二级EMI”,也有不少产品是把两者都整合到主PCB上的,不过目前大部分的产品还是会采用分离式的设计,这样既可以确保EMI滤波电路能够完全发挥作用,同时电源主PCB的布局也不会过于拥挤。

EMI滤波电路的元件组成


图中左侧黄色方块为X电容,右侧两个蓝色元件为Y电容,中间白色磁环线圈为共模电感

PC电源的一级EMI滤波电路主要由X电容和Y电容组成,X电容和Y电容都属于安规电容,其中X电容并接在火线和零线之间,块头通常比较大,负责滤除差模干扰;而Y电容则是在火线与地线之间以及零线与地线之间并接的电容,通常以成对的形式出现,负责滤除共模干扰。

大部分的PC电源在都会采用一个X电容和一对Y电容组成一级EMI滤波电路,基本上这个属于主流的标准配置。而有部分产品会在这个基础上加入共模电感以增强EMI滤波作用,高端PC电源甚至会在这样的基础上增加接地金属罩以加强对EMI的防护效果,如海韵X-650电源就采用了类似这样的一级EMI滤波电路。


海韵X-650电源的二级EMI滤波电路组成

PC电源的二级EMI滤波电路则是在一级EMI滤波电路的基础上增添更多元件而来,除了X电容和Y电容外还会有共模电感和差模电感。共模电感(Common Mode Choke) 是拥有两个绕组的线圈,即上图中绿色磁环的电感线圈,其主要作用是抑制市电输入中的共模干扰,同时也抑制电源本身的共模干扰对外泄漏;而差模电感(Differential Mode Choke) 则是单个绕组的电感线圈,及上图中的黑色磁环线圈,其主要用于抑制市电输出中的差模干扰。

当然二级EMI滤波电路的组成往往不止如此,以海韵X-650电源的二级EMI滤波电路为例,其差模电感的旁边有一个使用热缩套包裹的两脚直插元件,被称为MOV,即金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistor),它可以抑制输入电压的尖峰,可以起到防止输入电压过高以及雷击保护的作用。

此外NTC即热敏电阻(Negative Temperature CoeffiCient Resistor) 也是二级EMI滤波电路中的常见的元件 ,就是海韵X-650电源的二级EMI电路中位于共模电感旁边、采用热缩套包裹的墨绿色元件,具有常温下高电阻、随着自身温度提升阻值迅速减小的特性,电源在刚通电的时候NTC的温度往往与室温相当,自身呈高阻值, 可以限制电源主电容充电形成的冲击电流。

降低NTC影响,实现高效率电源

由于NTC本质上是一个电阻,因此其多少会形成不必要的电流消耗,从而影响电源的转换效率。不过其在电源进入正常工作后,会因为自身通电而发热,随之阻值下降, 对电流的限制也会放宽,从而减少对电源效能的影响。也有部分追求高效率的电源会设法将NTC的影响降到最低,这就需要用到继电器了。

在海韵X-650电源的二级EMI滤波电路中,位于NTC隔壁的白色方块元件即为继电器。继电器一般并联在NTC热敏电阻上,在开机前处于断开状态,因此在电源通电时是NTC热敏电阻在工作;而当电源进入正常工作状态后,继电器启动并导通,从而短路NTC热敏电阻,此时NTC热敏电阻不再工作,不再 消耗电流,也就不再发热,重新回到高阻态的模式下。

继电器与NTC并联的设计可以在减少电流损耗的同时也提高 了PC电源的可靠性。

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