电源线滤波器是由电感、电容、共模电感器件构成的无源低通网络。其基本的电路原理图，如图1所示。

图1 电源线滤波器的基本电路

如图1所示，在图示中L1是共模电感；Cx是差模X电容；L2和L3可以是独立的差模电感，也可以是L1共模电感的绕制漏感；Cy是跨接在L－G和N－G上的安规Y电容。其中，L1共模电感的电感量为1mH到数十mH，取决于要滤除的干扰频率。频率越低，需要的电感量越大。

  如果把滤波器一端接入干扰源，负载端接被干扰设备，那么L1和对称的Cy就分别构成L－G和N－G两对独立端口间的低通滤波器，用来抑制电源线上存在的共模EMI信号，使其受到衰减，并被控制在足够低的电平上。

其中，Cy电容值不能过大，否则会超过安全标准中对漏电流（比如通用3．5mA）的限制要求，一般在33nF以下。对于信息类设备要满足全球标准（温带及热带）的漏电流要求限制值0．35mA， 此时Cy电容值在2900pF以下。医疗设备中对漏电流的要求更严。在医疗设备中，这个电容的容量更小，甚至不用。

注意：还有一些标准中，当漏电流限值为0．25mA时，Cy最大不能超过2．2nF；当漏电流限值为0．5mA时，Cy最大不能超过4．7nF。

Cx差模X电容通常取值在10nF到几个uF之间。

L1共模电感，一般电感值为0．1～50mH，通常使用磁导率为7K～10K的锰锌铁氧体磁芯材料。

通用的滤波器中，为了节省成本及器件的抗饱和性能，L2和L3的差模电感通常由L1的漏感组成。一般是其共模电感的电感量的1％左右。

在一般的滤波器中，共模电感的作用主要是滤除低频共模干扰。高频时，由于寄生电容的存在，共模电感对干扰的抑制作用减小，主要依靠共模滤波Y电容。但对于有些应用场合受到漏电流的限制，有时不使用共模滤波电容，这时就需要提高共模电感的高频特性。

强化共模滤波，在共模滤波电容右边增加一个共模扼流圈，对共模干扰构成T型滤波；强化共模和差模滤波，在共模扼流圈右边增加一个共模扼流圈，再加一个差模X电容。在一般情况下不使用增加共模滤波电容的方法增强共模滤波效果，防止接地不良时出现滤波效果更差的问题。

电源线滤波器的高频特性差的主要原因有两个：一个是内部寄生参数造成的空间耦合；另一个是滤波器器件的不理想性。因此改善高频特性的方法也可以从两方面进行设计分析。

1）内部结构：滤波器的布局布线要按照电路结构向一个方向布置，在空间允许的条件下，电感和电容之间保持一定的距离，以减小空间耦合（近场耦合）。

  2）滤波器件：电感要控制寄生电容。必要时，可使用多个电感串联的方式。差模滤波电容的引线要尽量短，共模电容的引线也要尽量短。

对于电源线滤波器在实际应用时不同产品对漏电流标准要求是不同的，在漏电流的高要求场合Y电容的大小需要进行调整，调整Y电容后根据LC截止频率（fcn为截止频率），比如fcn＝30～50KHz（传导测量150KHz～30MHz）再来设计共模电感，但设计应用永远是灵活的。

电子产品及设备开关电源系统输入滤波器的截止频率fcn要根据电磁兼容性设计要求确定。对于骚扰源，要求将骚扰电平降低到规定的范围，对于接收器，其接收值体现在对噪声限值的要求上。对于一阶低通滤波器截止频率可推荐按下式确定：

骚扰源：fcn＝kT×（系统中最低骚扰频率）。

信号接收机：fcn＝kR×（电磁环境中最低骚扰频率）。

式中，kT、kR根据电磁兼容性要求确定，一般情况下取1／3或1／5。

举例说明如下：

1）电源噪声扼流圈或电源输出滤波器截止频率取fcn＝30～50KHz，同时要求低于开关电源的最大工作频率（当满足EN55022CLASS A／B要求f＝150KHz为测试起点时）。

2）信号噪声滤波器截止频率取fcn＝10MHz～30MHz（对传输速率＞100Mbps的信息技术设备）。

对于共模电感的关键特性需要做好匹配设计。如图2所示，共模电感及绕制方式的选择决定其滤波性能。

图2 滤波器件参数与实际EMI测试曲线的匹配示意图

如图2所示，是实际电路中滤波器设计抑制噪声干扰的频谱分析仪测试数据，选择不同的共模电感其对应的插入损耗在不同的频率范围各有差异，在低频段150KHz到500KHz需要共模电感要有较大的漏感和滤波器的差模X电容提供差模插损。在500KHz到10MHz需要足够的共模电感的电感量提供差模插损和共模插损，主要以共模插损为主。在10MHz以上需要双线并绕的共模电感及高频Y电容提供高频共模插损的设计。共模电感的选型推荐图示的结构。

对于实际的共模电感或磁芯电感由于线圈与线圈之间存在寄生电容；线圈与磁芯材料之间存在寄生电容；绕制的线与线之间都存在寄生电容。这些寄生电容就会导致绕制的电感在电路中会出现多个谐振点，如图示中的①、②、③所示。其实际结果是器件参数的RLC的串并联谐振导致了EMI的特性差异。

电感器件的实际的EMI特性如图3所示，在选择同样磁芯材料的情况下，如果能够良好的控制共模电感器件的各个寄生电容参数大小或者选择不同规格型号的共模电感及绕制方式就可以控制如图2所示的①位置的串联谐振点的位置，尽量让其右移，就可以达到比较好的高频特性。

图3 实际电感的EMI阻抗特性

  如图3所示，通常的采用磁芯绕制的电感类器件，其电路都能等效为RLC的电路结构。R为LC滤波电路中的等效串联电阻，是一个很小的值。从另一个角度进行分析，LC电路广泛应用于滤波器和滤波电路的设计中，谐振时LC电路最明显的特点，包括并联谐振和串联谐振。在高频的情况下，产品中的电感都要考虑其电感两端的寄生电容及电感的等效串联电阻。此时，电感的等效模型是图示中的RLC的并联谐振网络。但是在越往高频走，寄生电容的影响就非常明显，在EMI特性上电容C几乎会把L短路。因此，实际的电感很难达到较高频的抑制效果。

  因此，由于器件参数的非理想特性，在实际的产品设计中如果不能通过EMI的传导发射测试，还可以通过测试曲线数据来指导进行滤波器的设计优化（测试整改）。其相关的内容可参考《物联产品电磁兼容分析与设计》第8章的内容。