專利名稱：一種emi濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電磁兼容EMC領(lǐng)域，是一種能有效地抑制傳導(dǎo)電磁干擾的濾波器 (EMI濾波器)，特別是一種采用θ型磁心差模-共模復(fù)合電感器的EMI濾波器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，從家用和商用電器、電氣照明、醫(yī)療設(shè)備、電動工具、測試儀器至計算機(jī)、網(wǎng) 絡(luò)通訊、自動控制等廣泛領(lǐng)域所使用的各種電氣器具、電子設(shè)備和裝置，都必需在其電源輸 入端裝置EMI濾波器，以抑制傳導(dǎo)電磁干擾，使其本身產(chǎn)生的電磁干擾不至于對電磁環(huán)境 造成污染，亦使來自電磁環(huán)境的電磁干擾不至于影響其正常的工作。EMI濾波器的設(shè)計，必須在一定的頻帶范圍內(nèi)將傳導(dǎo)電磁干擾的電平抑制在各類 相應(yīng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的限定值以下，使產(chǎn)品通過EMC認(rèn)證。如圖1所示，為一種簡單的EMI濾波器，它由共模電感器‘、電阻器R、電容器Cx、 CY、Cr所組成。如圖2所示，為一種較完整的EMI濾波器，它由差模電感器Ldm、一共模電感器Lcm、 電阻器R、電容器CX1、CX2、CY、Cr所組成。當(dāng)干擾電平較高時，為使產(chǎn)品通過EMC認(rèn)證，除增 大共模電感以增強(qiáng)對共模干擾電平的抑制外，在濾波網(wǎng)絡(luò)中加入差模電感器對抑制差模干 擾電平有明顯的效果。但是，在濾波器網(wǎng)絡(luò)中加入差模電感器將導(dǎo)至濾波器的體積、重量、成本和損耗增 加。由于EMI濾波器的使用范圍非常廣泛，其使用數(shù)量又極其龐大，故改善EMI濾波器的性 能，減少其體積、重量、成本和損耗，是一個重要的研究課題。

實用新型內(nèi)容為了改善現(xiàn)今EMI濾波器的性能，減少其體積、重量、成本和損耗，本實用新型提 供了一種采用9型磁心差模-共模復(fù)合電感器(Differential Modeand Common Mode Combination Choke，簡稱 DCCC)的 EMI 濾波器。本實用新型提供一種如圖4所示的EMI濾波器，所述EMI濾波器由差模-共模復(fù) 合電感器(DCCC)、第一電阻(R)、第一電容(Cx)、第二電容(Cy)和第三電容(Cy,)所組成，其 中所述第一電阻(R)和第一電容(Cx)并聯(lián)于所述差模-共模復(fù)合電感器(DCCC)的輸入 端；所述第二電容(Cy)和第三電容(Cy,)串聯(lián)于所述差模-共模復(fù)合電感器(DCCC)的輸入 出端，(Cy)與(Cr)的串聯(lián)結(jié)點接地。本實用新型實施例提供的EMI濾波器與圖1中的EMI濾波器相比較，因DCCC具有 較大的差模電阻值，而使其對差模干擾電平有較強(qiáng)的抑制作用；與圖2中的EMI濾波器相比 較，則因可省去一個差模電感器，而減少了濾波器的體積、重量、成本和損耗。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為簡單的EMI濾波器的電路圖；圖2為較完整EMI濾波器的電路圖；圖3A、圖3B分別為圓形和長圓形θ型磁芯DCCC的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為采用一只DCCC的EMI濾波器的等效電路圖；圖5Α、圖5Β為θ型磁心DCCC的原理圖，圖5Α為共模干擾電流作用下的DCCC，圖 5Β為差模干擾電流作用下的DCCC ；圖6Α、圖6Β為現(xiàn)有磁環(huán)共模電感器的原理圖，圖6Α為共模干擾電流作用下的磁環(huán) 共模電感器，圖6Β為差模干擾電流作用下的磁環(huán)共模電感器；圖7Α、圖7Β為實用新型實施例所采用的θ型磁心開槽磁環(huán)的外形圖；圖8Α、圖8Β為實用新型實施例所采用的θ型磁心磁橋的外形圖；圖9Α-圖9D為實用新型實施例所采用的DCCC成品的外形圖，圖9Α、圖9Β為立式， 圖9C、圖9D為臥式；圖10Α、圖IOB為本實用新型實施例EMI濾波器模塊的外形圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的部分實施例，而不是全部的 實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型專利的保護(hù)范圍。為了改善現(xiàn)今EMI濾波器的性能，減少其體積、重量、成本和損耗，本實用新型提 供了一種采用9型磁心差模-共模復(fù)合電感器(Differential Modeand Common Mode Combination Choke，簡稱 DCCC)的 EMI 濾波器。所述θ型磁心是一種新型的復(fù)合磁心，如圖3Α所示，它是由在內(nèi)圓對徑方位開了 兩個槽的圓形磁環(huán)301和插在槽中的磁片302 (稱為磁橋)所組成；或是如圖3Β所示，由在 內(nèi)圓橫向?qū)椒轿婚_了兩個槽的長圓形磁環(huán)301和插在槽中的磁橋302所組成。因復(fù)合磁 心形似希臘字母“ θ ”，故稱為“ θ型磁心”。θ型磁心的材質(zhì)選用μ i ^ 10000的高磁導(dǎo)率 軟磁鐵氧體，其表面噴涂環(huán)氧樹脂絕緣層。如圖3A、圖3B所示，所述DCCC是由θ型磁芯和在磁芯上繞制的兩個圈數(shù)相同、繞 向一致的共模線圈303a、303b所構(gòu)成。DCCC除具有符合設(shè)計要求的共模電感值Lcm外，還 具有較大的差模電感值Ldm，一般Ldm ^ 0. 05Lcm。本實用新型實施例所提供的EMI濾波器，其電路圖如圖4所示，所述EMI濾波器 由差模-共模復(fù)合電感器(DCCC)、第一電阻(R)、第一電容(Cx)、第二電容(Cy)和第三電容 (Cr)所組成，其中所述第一電阻(R)和第一電容(Cx)并聯(lián)于所述差模-共模復(fù)合電感器 (DCCC)的輸入端；所述第二電容(Cy)和第三電容(Cy,)串聯(lián)于所述差模-共模復(fù)合電感器 (DCCC)的輸出端，(Cy)與(Cr)的串聯(lián)結(jié)點接地。其中，電阻R、電容(^和Cy可根據(jù)EMI濾 波器技術(shù)條件的要求，按常規(guī)在下列范圍內(nèi)選取R= 1-2MQ，CX = 0. 1-1.0 μ F，Cy彡IOnF ；而DCCC則為本實用新型EMI濾波器的核心器件，應(yīng)根據(jù)EMI濾波器的工作電流和所需共模 電感值的大小來進(jìn)行設(shè)計和制造。圖4為只采用了一只DCCC的EMI濾波器的等效電路圖， 圖中分立的差模電感Ldm和共模電感Lqi與DCCC的Ldm和Lqi等值。與圖1中的EMI濾波器 相比較，因DCCC具有較大的LDM，而使其對差模干擾電平有較強(qiáng)的抑制作用；與圖2中的EMI 濾波器相比較，則因可省去一個差模電感器，而減少了濾波器的體積、重量、成本和損耗。由于θ型磁心中的連接磁環(huán)內(nèi)圓對徑方位的磁橋形成了一條磁分路，使在θ型 磁心上繞制兩個共模線圈所構(gòu)成的DCCC，除具有符合設(shè)計要求的共模電感值外，還具有較 大的差模電感值。如圖5Α、圖6Α所示，在共模干擾電流作用下的DCCC與現(xiàn)有的磁環(huán)共模電感器一 樣，共模干擾電流流經(jīng)圖5Α或圖6Α中的兩個線圈303a、303b所產(chǎn)生的磁通304，在磁環(huán)內(nèi) 301內(nèi)的方向一致，磁通304與兩個線圈303a、303b交鏈，因磁路的磁阻小而具有大的共模 電感值L。m。但在差模干擾電流作用下的DCCC則與現(xiàn)有的磁環(huán)共模電感器不同，如圖5B、 圖6B所示，差模干擾電流流經(jīng)兩個線圈303a、303b所產(chǎn)生的磁通304，在磁環(huán)301內(nèi)的方 向相反，故每個載流線圈只產(chǎn)生與自身交鏈的漏磁通，在DCCC中，如圖5B所示，漏磁通304 的磁路經(jīng)磁環(huán)301的一半和磁橋302而閉合，因磁阻較小而具有較大的差模電感值(即漏 電感值)Ldm,而在磁環(huán)共模電感器中，如圖6B所示，漏磁通304的磁路經(jīng)磁環(huán)301的一半 和空氣而閉合，因磁阻很大而只有很小的差模電感值。本實用新型所采用的DCCC，其差模 電感值與共模電感值之比為=LdmZIqi ^ 5%，而一般磁環(huán)共模電感器此比值僅為Ldm/Lcm = (0. 5-1. 5) %。本實用新型實施例的有益效果采用了本實用新型提供的以DCCC作為濾波電感器的新型EMI濾波器，因一只DCCC 相當(dāng)于現(xiàn)有EMI濾波器中分立的差模電感Ldm和共模電感Lqi兩只電感器，而帶來了如下的 有益效果1、減小了 EMI濾波器的體積、重量和線路板的面積；2、節(jié)省了原材料，降低了成本；3、減少了損耗，使EMI濾波器的效率提高，溫升降低；4、改善了 EMI濾波器的性能，減少了對電磁環(huán)境的污染。本實用新型實施例的設(shè)計方法1、根據(jù)EMI濾波器的技術(shù)要求，選擇元件R、Cx、Cy的參數(shù)。2、DCCC的設(shè)計方法1)根據(jù)EMI濾波器的工作電流I㈧和所需的共模電感值Lqi(H)的大小，選擇θ 型磁心的材質(zhì)和尺寸。2)計算DCCC共模線圈的圈數(shù)N 設(shè)所選定的θ型磁心的電感系數(shù)為AL(nH/N2)(AL值由磁心的生產(chǎn)廠家提供)， 則3)選取銅線的直徑dCu:設(shè)銅線的并繞根數(shù)為n，當(dāng)選取電流密度為jCu(A/mm2)時[0043]dCu =1.13(mm)
一V nJol其中，Jcu的選取必須保證DCCC的溫升不超過國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 1046的規(guī)定。例如設(shè)計V = 115/250V, I = 3A, Lcm = 2. 7 X ICT3H 的 EMI 濾波器。1、選擇R、CX、CY的參數(shù)(電阻R、電容Cx和Cy可根據(jù)EMI濾波器技術(shù)條件的要求， 按常規(guī)在下列范圍內(nèi)選取R = 1-2ΜΩ，Cx = 0. 1-1. 0 μ F，Cy ( IOnF)，例如R= 1. OM Ω 0. 25WCx = 0. 22 μ F 275VacCy = 4. 7nF 275Vac2、DCCC的設(shè)計計算1)選擇θ型磁心的材質(zhì)和尺寸，例如磁環(huán)和磁橋的材質(zhì)采用μ i = 10000的高磁導(dǎo)率軟磁鐵氧體。圖7A-圖7B所示為本實用新型實施例中θ型磁心開槽磁環(huán)的外形和幾何尺寸 外圓半徑8. 0mm，內(nèi)圓半徑4. 8mm，高7. 8mm，槽寬2. 1mm，槽深1.2mm。圖8A-圖8B所示為本實用新型實施例中θ型磁心磁橋的外形和幾何尺寸長 11. 6mm,寬 7. 8mm,厚 2. Imm0將磁橋插入磁環(huán)槽中并在其表面噴涂環(huán)氧樹脂絕緣層，復(fù)合的θ型磁心，其電感 系數(shù) AL = 5000ηΗ/Ν2 士 30%。2)計算共模線圈的圈數(shù)N = J^~
\ ALxlO-9二 J丄7JL1AL
V 5000 χ IO"9 23圈3)選取銅線的直徑線圈用單線繞制，η = 1選用電流密度jCu = 15A/mm2‘=1.13 丄
V nJcu=1.13,—^--Vlxl5[0066]W 0.5 mm[0067]4) DCCC樣品的測試結(jié)果[0068]共模電感(OlOKHz IOOmV 25°C )LCM = 2. 6mH[0069]差模電感(OlOKHz IOOmV 25°C )LDM = 0. 12mH[0070]直流電阻(@25 °C )DCR = 53m Ω[0071]繞組溫升(<M0°C ) ΔΤ = 56°C[0072]本實用新型實施例的生產(chǎn)流程[0073]1、備齊所需的電阻、電容元件R、Cx、和CY。2、DCCC的生產(chǎn)流程1)在θ型磁心磁橋兩側(cè)的窗口，用η根直徑為deu的漆包銅線，繞制兩個繞向一 致、圈數(shù)為N的共模線圈；2)將組件安放在底座上，并將共模線圈的引線焊接在指定的針腳上；3)測試電氣參數(shù)及外觀檢查。DCCC成品的外形圖如圖9A-圖9D所示，DCCC可做成立式(圖9A、圖9B)或臥式 (圖9C、圖9D)，供用戶選擇。3、將DCCC、R、CX、和Cy等元件，按圖4所示的電路圖，可在各種電氣器具、電子設(shè)備 和裝置的主機(jī)線路板的電源輸入端，組裝成EMI濾波器。4、將DCCC、R、Cx、和Cy等元件，按圖4所示的電路圖組裝后，放入金屬外殼，再與 IEC插座、或IEC插座帶保險絲、或IEC插座帶保險絲和開關(guān)組裝成可安裝在各種電氣器具、 電子設(shè)備和裝置的電源輸入端使用的EMI濾波器模塊。如圖10A、圖IOB所示，為本實用新型實施例EMI濾波器模塊(帶IEC插座901、保 險絲902、開關(guān)903和金屬外殼904)的外形圖。以上所述的具體實施方式
，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn) 一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式
而已，并不用于 限定本實用新型的保護(hù)范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替 換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種EMI濾波器，其特征在于，所述EMI濾波器由差模一共模復(fù)合電感器(DCCC)、第一電阻(R)、第一電容(CX)、第二電容(CY)和第三電容(CY’)所組成，其中所述第一電阻(R)和第一電容(CX)并聯(lián)于所述差模 共模復(fù)合電感器(DCCC)的輸入端；所述第二電容(CY)和第三電容(CY’)串聯(lián)于所述差模 共模復(fù)合電感器(DCCC)的輸出端，(CY)與(CY’)的串聯(lián)結(jié)點接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的EMI濾波器，其特征在于，所述差模-共模復(fù)合電感器由θ 型磁心和在θ型磁心上繞制的兩個共模繞線圈所構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的EMI濾波器，其特征在于，所述θ型磁心由在內(nèi)圓對徑方位 開了兩個槽的圓形磁環(huán)和插在槽中的磁橋所組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的EMI濾波器，其特征在于，所述θ型磁心由在內(nèi)圓橫向?qū)?方位開了兩個槽的長圓形磁環(huán)和插在槽中的磁橋所組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的EMI濾波器，其特征在于，所述θ型磁心的材質(zhì)為 μ i彡10000的高磁導(dǎo)率軟磁鐵氧體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的EMI濾波器，其特征在于，所述θ型磁心的表面噴涂有環(huán)氧 樹脂絕緣層。
專利摘要本實用新型實施例提供了一種新型的EMI濾波器，所述EMI濾波器由差模-共模復(fù)合電感器(DCCC)、第一電阻(R)、第一電容(CX)、第二電容(CY)和第三電容(CY’)所組成，其中所述第一電阻(R)和第一電容(CX)并聯(lián)于所述差模-共模復(fù)合電感器(DCCC)的輸入端；所述第二電容(CY)和第三電容(CY’)串聯(lián)于所述差模-共模復(fù)合電感器(DCCC)的輸出端，(CY)與(CY’)的串聯(lián)結(jié)點接地。本實用新型提供的EMI濾波器對差模干擾電平有較強(qiáng)的抑制作用，且因可省去濾波網(wǎng)絡(luò)中的差模電感器，而減少了EMI濾波器的體積、重量、成本和損耗。
文檔編號H01F27/24GK201656765SQ20102012236
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者何可人 申請人:Emif科技有限公司