作者：KEMET公司
能够抑制电源电磁干扰的紧凑型纳米晶体单相滤波器可为工程师提供更大的设计灵活性。
在这个互联程度日益提高的世界中，我们正在越来越多地依赖各种电子仪器和设备，以及其中包含的半导体器件。
因此，我们会发现，市场对于能够管理电磁干扰 (EMI) 和无线电频谱中射频干扰 (RMI) 组件的需求比以往任何时候都高，这并不足为奇。
事实上，根据 Verified Market Research 的一份研究报告，全球 EMI/RFI 滤波器市场目前价值约为 8.5 亿美元，预计到 2027 年将增至近 11 亿美元，在此期间的复合年增长率为 3.56%。随着制造业和汽车等行业的数字化和电气化趋势加速，EMI/RFI 滤波器的应用范围可能会变得越来越多样化。
EMI 滤波器设计注意事项
因此，在评估市场上一些最新设备的性能之前，让我们首先更深入地了解 EMI 滤波器的作用。一般而言，EMI/RFI 滤波器可防止在信号或电源线上产生干扰，这种干扰可能严重影响设备或设备中的电路，影响设备性能或最终导致完全故障。EMI/RFI 滤波器主要是通过阻止较高频率的电磁噪声，同时允许所需的较低频率信号通过来防止干扰。
这些组件还可帮助制造商满足世界各地严格的机电兼容性标准，限制设备对于交流电网释放的噪声。这种机制适用于几乎所有采用交流电的设备，包括工业机械到医疗设备和商业设备（例如 ATM 自动提款机），再到小型白色家电（例如咖啡机）等。因此，EMI滤波器可以说无处不在，对保证系统性能至关重要。
更高密度组件
从历史上看，最常见和最有效的一种 EMI 滤波器类型是共模扼流圈。通常情况下，这些器件的特点是导体绕组通过铁氧体磁芯耦合在一起。共模环形扼流圈具有多种特性，通常采用纳米晶体金属芯设计，可用于多种防止噪声领域。
然而，随着技术的快速发展，满足单相 EMC 要求的塑料外壳滤波器最近脱颖而出。这些最新一代设备大多采用了软纳米晶体材料的专利改进技术，从而能够生成更加优化的芯核，可以提供一些独特的性能优势。
更值得注意的是，与传统 EMI 滤波器中的铁氧体变体相比，这些纳米晶体材料具有更高的磁导率和更低的损耗。与之前市场可用的其他 EMI 滤波器相比，能够实现更紧凑和更高密度的设计，从而实现更高的衰减能力和更小体积封装。
一些纳米晶体芯核器件非常小，包括磁性元件和电容器在内，一些器件的尺寸仅为 75 x 44 x 25 毫米，使其比采用铁氧体芯核的竞争滤波器小 20% 至 60%，但仍然能够提供卓越的衰减性能。这些特性对设计工程师来说非常有价值，因为它们有助于满足电子设备小型化的一贯趋势。
此外，磁导率较高的铁氧体材料在低频范围内有效，而磁导率较低的铁氧体材料则在高频范围内有效。但最新一代的金属纳米晶体材料在低频和高频宽带频率范围内都很有效，因此能够提供一种高度灵活的解决方案。
EMI滤波器创新技术
那么，这些研发活动是如何体现在新滤波器产品的创新方面呢？如图 1所示，最新的单相滤波器能够以小巧轻便的封装为设计工程师提供出色的噪声衰减性能。该滤波器的额定电压可高达 250 VAC，频率为 50 或 60 Hz，额定电流范围为 6 至 30A。通常，它们封装在带有螺钉端子的外壳中，以便在接线时提供便利和灵活性。
图 1：KEMET 的 GTX 系列滤波器。
最新推出的器件包括多个 Y 类电容器组合，可处理不同的频率，并支持各种逆变器拓扑，组合选项在输入和输出上都有 Y 类电容器。这些紧凑型组件可以在-25 ℃到55 ℃的温度范围内工作，并且获得了 UL、c-UL 和 TUV 认证，符合 RoHS 标准。
多种类型组件的性能参数意味着最新的单相滤波器在各个领域都有广泛应用。例如，在工业设备领域，它们可用于通用逆变器、工厂自动化、机床和焊机等。同时，在医疗设备中，它们已被用于一系列诊断设备甚至按摩椅等。
GTX 系列应用
KEMET公司的GTX 系列能够以紧凑轻巧的设计提供一种用于抑制单相电压线上电磁传导噪声的解决方案（参见图 2）。
图 2：GTX 滤波器的内部电路图示。
通过根据额定电流和所需 Y电容器模式，可以从 30 种产品变体中进行选择，针对特定的噪声频率实现高衰减性能（参见图 3）。
图 3：GTX-2060*** 的衰减图示例。（6A 等级）
例如，GTX-2060*** 的额定电流为 6A，可以在各种Y电容器配置中进行选择。在需要 6A 额定值的应用中，YXX 型号的峰值衰减大约在 500 kHz，Y22 约在 1 MHz，Y0X 约在 10 MHz，依此类推。
EMI/RFI 滤波技术创新
在 EMI/RFI 滤波技术方面已经出现了高水平创新，这些创新大多源于近年来的协同研究和开发工作，从而最终导致用于抑制单相电压线路传导噪声的新产品产生。通过采用先进的纳米晶体磁芯材料，这些滤波器能够在紧凑的塑料外壳中实现出色的衰减特性，集成的 Y电容器组合可为所有应用提供高灵活性。
总之，通过这种创新，再加上与其他可用产品相结合，能够确保 EMI/RFI 噪声始终受到控制，同时为设计工程师提供所需的灵活性。