在電路板中，許多因素會(huì)增加“噪聲（EMI/RFI）”干擾，從而可能損壞或干擾電子設(shè)備的功能。單片機(jī)如果受到噪聲干擾，可能會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)的程序出錯(cuò)，甚至引起事故發(fā)生。今天的汽車(chē)就是一個(gè)很好的例子，比如Wi-Fi、藍(lán)牙、衛(wèi)星無(wú)線(xiàn)電、GPS系統(tǒng)等等。為了減少這種噪聲干擾，業(yè)界通常使用屏蔽罩和EMI濾波器來(lái)消除有害噪聲。

但是現(xiàn)在，消除EMI/RFI的一些傳統(tǒng)解決方案已不再足夠。當(dāng)電子設(shè)備接收到強(qiáng)大的電磁波時(shí)，電路中可能會(huì)感應(yīng)到有害電流，從而導(dǎo)致意外操作或干擾預(yù)期的操作。EMI/RFI可以傳導(dǎo)或輻射的形式出現(xiàn)，傳導(dǎo)指的是噪聲沿著導(dǎo)體傳播，當(dāng)噪聲作為磁場(chǎng)或無(wú)線(xiàn)電波在空氣中傳播時(shí)，為輻射噪聲。

即使從外部施加的能量很小，如果與用于廣播和通信的無(wú)線(xiàn)電波混合，也會(huì)導(dǎo)致接收損失，聲音異常或視頻中斷。如果能量太強(qiáng)，可能會(huì)損壞電子設(shè)備。

“噪聲”的來(lái)源包括自然噪聲，例如靜電放電，照明和其他來(lái)源，以及人為噪聲，例如接觸噪聲，使用高頻的泄漏設(shè)備，有害發(fā)射等。通常，EMI/RFI噪聲是共模噪聲，因此解決方案是使用EMI濾波器（作為單獨(dú)的設(shè)備或嵌入在電路板中）消除不需要的高頻。

一、什么是EMI電源濾波器？

EMI濾波器通常由連接成電路的無(wú)源組件（例如電容器和電感器）組成。 電感器允許直流或低頻電流通過(guò)，同時(shí)阻止有害的有害高頻電流。電容器提供了低阻抗路徑，可將高頻噪聲從濾波器的輸入轉(zhuǎn)移回電源或接地。

傳統(tǒng)的共模濾波方法包括使用電容器的低通濾波器，該電容器使頻率低于所選截止頻率的信號(hào)通過(guò)，并衰減頻率高于截止頻率的信號(hào)。

一個(gè)常見(jiàn)的方法是在差分配置中應(yīng)用一對(duì)電容器，在每個(gè)跡線(xiàn)和差分輸入的地之間接一個(gè)電容器。每條支路中的電容性濾波器將EMI/RFI轉(zhuǎn)移到高于指定截止頻率的地。因?yàn)榇伺渲蒙婕巴ㄟ^(guò)兩條線(xiàn)發(fā)送同相的信號(hào)，所以在將不需要的噪聲發(fā)送到地面的同時(shí)，提高了信噪比。

但是，帶有X7R電介質(zhì)的MLCC的電容值隨時(shí)間，偏置電壓和溫度變化很大。因此，即使在給定的時(shí)間在室溫下以低電壓緊密匹配兩個(gè)電容器，但一旦電壓或溫度發(fā)生變化，它們最終很可能以不同的值結(jié)束。兩條線(xiàn)之間的這種不匹配將導(dǎo)致濾波器截止附近的響應(yīng)不相等。因此，它將共模噪聲轉(zhuǎn)換為差分噪聲。

另一個(gè)解決方案是在兩個(gè)電容器之間橋接一個(gè)大值的電容器（如下圖）。該電容分流器可提供理想的共模平衡效果，但具有差分信號(hào)濾波的不良副作用。濾共模扼流圈也許是最常見(jiàn)的解決方案，也是低通波器的替代方案。

共模扼流圈是1：1變壓器，其中兩個(gè)繞組同時(shí)充當(dāng)初級(jí)和次級(jí)。在這種方法中，通過(guò)一個(gè)繞組的電流在另一繞組中感應(yīng)出相反的電流。但是，共模扼流圈很大個(gè)、稍貴，并且容易引起振動(dòng)故障。

盡管如此，在繞組之間具有完美匹配和耦合的合適的共模扼流圈對(duì)于差分信號(hào)是透明的，并且對(duì)共模噪聲具有高阻抗。共模扼流圈的一個(gè)缺點(diǎn)是由于寄生電容而限制了頻率范圍。對(duì)于給定的芯材料，用于獲得低頻濾波的電感越大，所需的匝數(shù)就越大，因此產(chǎn)生的寄生電容也會(huì)使高頻濾波失敗。

繞組之間由于機(jī)械制造公差而導(dǎo)致的不匹配會(huì)導(dǎo)致模式轉(zhuǎn)換，其中一部分信號(hào)能量轉(zhuǎn)換為共模噪聲，反之亦然。這種情況引發(fā)電磁兼容性和抗擾性問(wèn)題。  不匹配還會(huì)降低每條腳的有效電感。

無(wú)論如何，當(dāng)差分信號(hào)（通過(guò)）在與必須抑制的共模噪聲相同的頻率范圍內(nèi)工作時(shí)，共模扼流圈確實(shí)比其他選擇具有明顯優(yōu)勢(shì)。使用共模扼流圈，信號(hào)通帶可以擴(kuò)展到共模抑制帶。

二、什么是片式EMI濾波器？

盡管共模扼流圈應(yīng)用很普遍，考慮到高度集成電路，可以選擇片式EMI濾波器。正確布局后，這些多層陶瓷組件可出色地抑制共模噪聲。它們?cè)谝粋€(gè)封裝中結(jié)合了兩個(gè)平衡并聯(lián)電容器，具有互感消除和屏蔽效果。這些濾波器在連接到四個(gè)外部連接的單個(gè)設(shè)備中使用兩條獨(dú)立的電氣路徑。

為避免混淆，應(yīng)注意：片式EMI濾波器不是傳統(tǒng)的直通電容器。盡管它們看起來(lái)相同（相同的包裝和外觀），但它們的設(shè)計(jì)卻大不相同，并且它們的連接方式不同。與其他EMI濾波器一樣，片式EMI濾波器會(huì)衰減高于指定截止頻率的所有能量，并且僅選擇傳遞所需的信號(hào)能量，同時(shí)將不需要的噪聲轉(zhuǎn)移到“接地”。

片式EMI濾波器的好處是電感和匹配阻抗非常低。使用片式EMI濾波器時(shí)，終端內(nèi)部連接到設(shè)備內(nèi)的公共參考（屏蔽）電極，并且平板被參考電極隔開(kāi)。在靜電上，三個(gè)電節(jié)點(diǎn)由兩個(gè)電容半部分形成，它們共享公共參考電極，所有參考電極都包含在單個(gè)陶瓷體內(nèi)。

兩半電容器之間的平衡還意味著壓電效應(yīng)相等且相反，從而抵消了。這種關(guān)系也會(huì)影響溫度和電壓的變化，因此兩條線(xiàn)上的組件均等地老化。如果這些片式EMI濾波器有一個(gè)缺點(diǎn)，那就是如果共模噪聲與差分信號(hào)的頻率相同，則無(wú)法使用它們。

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