一種EMI濾波器信號特性的分析研究

鄧發(fā)玉

摘要：本文介紹了一種EMI濾波器故障排查處理情況的分析研究方式，包括問題概述、故障查找與定位、原因及機理分析、采取的措施及驗證情況等，是EMI濾波器故障排查與故障處理的一種可行有效的方式，為指導EMI濾波器故障排除提供了一種可供參考的方法。

關鍵詞：EMI濾波器；故障定位；采取措施

中圖分類號：TN713 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0131-01

1 引言

EMI濾波器是一類特殊用途的濾波器，主要用來濾除導線上的電磁干擾。它的優(yōu)點在于工作頻率范圍很寬，一般從幾十kHz到1GHz以上，EMI濾波器所連接的電路阻抗變化范圍很寬，主要用在干擾信號頻率比工作信號頻率高的場合[1]。

2 問題概述

測試組合在開機時，發(fā)現(xiàn)信號源在電源開關打開的狀態(tài)下，電源開關指示燈、信號指示燈均不亮且無信號輸出。

3 故障查找與定位

在故障出現(xiàn)后，用萬用表對信號源220V交流供電電源進行檢測，檢測電壓值為223V。因此，判斷出故障出現(xiàn)在信號源組合內(nèi)部電源線路出現(xiàn)異常。

經(jīng)打開機箱蓋板，對各模塊進行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)電源模塊中與供電電源輸入端相連接的EMI濾波器殼體有灼黑的痕跡，經(jīng)進一步檢查發(fā)現(xiàn)EMI濾波器殼體火線輸入端附近有直徑約5mm的孔洞。故障原因初步定位為EMI濾波器損壞，造成信號源供電異常，無法正常開機。電源開關前面電路框圖如圖1所示。

4 原因及機理分析

故障原因初步定位為EMI濾波器損壞，造成信號源供電異常，無法正常開機。EMI濾波器原理圖如圖2所示，EMI濾波器由直插電容和自制電感組成。

濾波器內(nèi)部圖如圖3所示。

通過對EMI濾波器拆解，可以看到電路板火線輸入端附近焊盤、電路板已被燒毀、灼黑。而電路板火線輸出端上下板面雖有灼黑的痕跡，但電路板和焊盤沒有損傷。火線輸出端自制差模電感剝離硅橡膠后觀察表面無損傷，拆掉后輸入端輸出端導通且電感值正常，可以判定差模電感與故障無關。根據(jù)相同的方式，自制共模電感表面無損傷，導通與電感值正常，可以判定共模電感與故障無關。直插電容拆卸后表面無損傷，通過電容測試儀測量均無異常，說明直插電容均正常。

電路板與EMI濾波器殼體之間硅橡膠厚度非常薄，如圖3所示，且硅橡膠涂覆后有氣泡。由于電路板與EMI濾波器殼體之間硅橡膠很薄或有氣泡，非常容易發(fā)生電壓擊穿現(xiàn)象，當交流220V電壓通電瞬間，EMI濾波器電路板火線輸入端極易產(chǎn)生電弧、電暈，相當于火線與地相連，瞬間產(chǎn)生的大電流會把電路板火線輸入端焊盤、電路板燒毀，并產(chǎn)生極大熱量。由于電路板組件上部灌封的硅橡膠比較多，電路板燒毀瞬間產(chǎn)生的極大熱量無法從電路板上部凝固的硅橡膠釋放，熱量會沿電路板底部流動且EMI濾波器殼體比較薄，熱量會擊穿EMI濾波器殼體，從而達到能量釋放的過程，最終結果導致EMI濾波器殼體被擊穿，電路板底部和EMI濾波器殼體內(nèi)部底面灼黑，EMI濾波器電路板火線輸入端燒毀。

因此，本次故障可定位為EMI濾波器殼體與EMI濾波器電路板組裝件之間硅橡膠太薄，且涂覆后有氣泡殘留。當有瞬間大電壓接通時，極易發(fā)生擊穿現(xiàn)象。

5 采取措施與驗證

5.1 采取的措施

確認失效原因后采取以下措施：

（1）重新更改EMI濾波器電路板設計，更改后火線零線焊盤與電路板邊緣最短間距1.6mm，保證焊盤與濾波器殼體壁絕緣良好。

（2）更改EMI濾波器組裝件裝配工藝，電路板與殼體之間添加麥拉片，麥拉片耐壓效果好，防止電路板與殼體之間被擊穿。

（3）將試驗驗證合格的EMI濾波器裝入信號源中，確保濾波器的性能良好。

5.2 驗證情況

重新制作的EMI濾波器裝配到信號源上，對直波信號源進行交變濕熱試驗和環(huán)境應力篩選試驗，試驗結果合格，整個過程中無異常情況發(fā)生。

6 結語

綜上所述，EMI濾波器損壞原因是EMI濾波器殼體與EMI濾波器電路板組裝件之間硅橡膠太薄，且涂覆后有氣泡殘留。通過更換試驗驗證合格的EMI濾波器，有效地防止此類事故再次發(fā)生。

參考文獻

[1]楊繼深.電磁兼容技術之產(chǎn)品研發(fā)與認證[M].電子工業(yè)出版社，2004.endprint