滤波器与防雷元件.doc

1.Filter基本原理
（1）噪声的类型：
外来噪音的的混入通常有两种途径:差模噪声和共模噪声

图1 差模（简正）噪声的混入及其等效电路

图2 共模噪声的混入及其等效电路
（2）线圈的作用
针对上述两种噪声在通常的Filter中有两种吸收线圈：

共模线圈 差模线圈
图3 电感线圈

下面以共模线圈为例分析线圈的作用：

图4 共模线圈动作示意图
针对上图：
对于差模信号：Vs是信号分量，信号电流（差模信号）用实线表示。差模电流流过共模线圈时，铁芯中产生的用实线表示的磁通大小相等，方向相反，相互抵消，所以差模电流不产生磁通，也就不产生电感。因此，共模线圈对差模信号不具有阻抗，信号可以无衰减的加到RL上。
对于共模信号：共模噪声产生的电流用虚线表示。当共模噪声流过共模线圈时，由于铁芯中产生的用虚线表示的磁通方向相同，所以产生的电感。因此，共模线圈对于共模噪声电流产生阻抗，减少了噪声电流。
（3）Filter内部原理

图5 滤波器内部电路图
如上图：
抑制共模噪声元件：L1,L2（共模线圈）
CY1,CY2（共模电容）
抑制差模噪声元件：L3，L4（差模线圈）
Cx（共模电容）
同时，在切断电源时，Cx处于充电状态，会有触电危险，所以需要给Cx并联一个电阻R，把Cx上多余的电荷消耗掉。
2.SPD基本原理
(1)Filter的防雷原理
只是由LC回路构成的Filter防雷击效果不好。
例如：因为当施加2000V的瞬时高压时，由Filter的输出侧输出的电压将会增加1.5倍左右，达到3500V到4000V，而我们通常使用的电气元件的耐电压试验的电压是2500V左右，这个高电压将会破坏后续的元件。
为了克服上述缺点，就需要在Filter中增加防雷击元件，如下图中的Z1-Z8（压敏电阻）和DSA（气体放电管）。

图6 Filter的防雷原理

（2）SPD原理
将图6中的防雷击元件（图中粉色部分）独立出来，做成独立的模块SPD(Surge Protection Device)安装在Filter外面，从而起到防雷击的作用。
下图为双信SPD的内部回路图：

SPD的内部回路图