一種元件間低耦合的emi濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種元件間低耦合的EMI濾波器，所述濾波器由電感線圈和濾波電容組成，將電容置于磁環(huán)電感內(nèi)，電容的不同擺放位置會(huì)對(duì)濾波器的性能產(chǎn)生影響。通過調(diào)節(jié)電容的擺放方向，能夠減小電感和電容之間的耦合。和傳統(tǒng)EMI濾波器相比，在節(jié)約空間的同時(shí)，減小了電感線圈高頻寄生電容對(duì)濾波性能的影響，提供了一種可應(yīng)用于高功率密度且高頻性能優(yōu)異的EMI濾波方案。
【專利說明】一種元件間低耦合的EMI濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種元件間低耦合的EMI濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002] EMI濾波器是開關(guān)電源中抑制傳導(dǎo)電磁干擾經(jīng)濟(jì)有效手段。隨著開關(guān)頻率和功率 密度的不斷提高，濾波器的體積也需要相應(yīng)的減小，且對(duì)高頻性能提出了更高的要求。傳統(tǒng) 的EMI濾波器是將電容和電感分開放置，空間利用率低，電感線圈之間的寄生電容往往隨 著電感線圈匝數(shù)的增加而增大，與電容之間的強(qiáng)耦合嚴(yán)重影響了濾波器的高頻性能。針對(duì) 電感與電容之間的耦合問題，CPES提出將電感的繞制方向和電容垂直擺放，減小電感與電 容的耦合，亦研究了使兩個(gè)電容垂直放置，可減小電容之間的耦合。以上方法不能有效減小 EMI濾波器的體積，且其高頻性能較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)【背景技術(shù)】的缺陷，提供一種元件間低耦合的 EMI濾波器，可以有效減小EMI濾波器的體積，改善其高頻性能。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案： 一種元件間低耦合的EMI濾波器，所述濾波器包括電容和圓形磁環(huán)電感，所述電容置 于所述圓形磁環(huán)電感內(nèi)。
[0005] 作為本發(fā)明一種元件間低耦合的EMI濾波器進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述電容為安規(guī) 電容，所述圓形磁環(huán)電感為圓形磁環(huán)差模電感，其結(jié)構(gòu)為差模結(jié)構(gòu)。
[0006] 作為本發(fā)明一種元件間低耦合的EMI濾波器進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述安規(guī)電容擺 放在所述圓形磁環(huán)電感的軸對(duì)稱線上，且其中心線與所述圓形磁環(huán)電感的軸對(duì)稱線垂直。
[0007] 作為本發(fā)明一種元件間低耦合的EMI濾波器進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述圓形磁環(huán)電 感采用鐵粉芯的圓環(huán)磁芯。
[0008] 作為本發(fā)明一種元件間低耦合的EMI濾波器進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述圓形磁環(huán)電 感由漆包銅線繞制在圓形磁環(huán)上構(gòu)成差模電感。
[0009] 將電容置于磁環(huán)電感線圈內(nèi)，電容的不同擺放位置會(huì)對(duì)濾波器的性能產(chǎn)生影響。 當(dāng)電容擺放在圓形磁環(huán)電感的軸對(duì)稱線上、且其中心線與圓形磁環(huán)電感的軸對(duì)稱線垂直 時(shí)，能夠使濾波器的濾波性能達(dá)到最佳。
[0010] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果： 1. 和傳統(tǒng)EMI濾波器相比，在節(jié)約空間的同時(shí)，減小了電感線圈高頻寄生電容對(duì)濾波 性能的影響； 2. 提高電源的功率密度和高頻性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明EMI濾波器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明EMI濾波器結(jié)構(gòu)示意圖背面； 圖3是本發(fā)明EMI濾波器等效電路圖； 圖4是本發(fā)明HMI濾波器中的電感包含寄生電容的等效模型； 圖5是本發(fā)明濾波器中的電感線圈的電流分布。
[0012] 圖中，1-圓形磁環(huán)電感、2-安規(guī)電容、3-BNC接頭、4-PCB板。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明： 本發(fā)明公開了一種元件間低耦合的EMI濾波器，所述濾波器包括電容和圓形磁環(huán)電 感，所述電容置于所述圓形磁環(huán)電感內(nèi)。
[0014] 所述電容為安規(guī)電容，所述圓形磁環(huán)電感為圓環(huán)磁環(huán)差模電感，其結(jié)構(gòu)為差模結(jié) 構(gòu)。
[0015] 所述安規(guī)電容擺放在所述圓形磁環(huán)電感的軸對(duì)稱線上，且其中心線與所述圓形磁 環(huán)電感的軸對(duì)稱線垂直。
[0016] 所述圓形磁環(huán)電感采用鐵粉芯的圓環(huán)磁芯。
[0017] 所述圓形磁環(huán)電感由漆包銅線繞制在圓形磁環(huán)上構(gòu)成差模電感。
[0018] 如圖1所示的實(shí)例，本發(fā)明中EMI濾波器由圓形磁環(huán)電感、安規(guī)電容、PCB板和BNC 接頭組成。此EMI濾波器中，圓形磁環(huán)電感由圓環(huán)形鐵粉芯磁芯和漆包銅線組成。當(dāng)電感 匝數(shù)較少時(shí)，電感的轉(zhuǎn)折頻率高于30MHz，此濾波器與一般濾波器性能無差異，但可有效節(jié) 省空間。當(dāng)電感圈數(shù)較多時(shí)，電感的寄生參數(shù)較大，電感的轉(zhuǎn)折頻率低于30MHz，通過圖1所 示的擺放方式在節(jié)省空間的同時(shí)，可有效提高濾波器的高頻性能。所述EMI濾波器的電感 為差模電感，電容為差模電容。
[0019] 電感中的圓形磁環(huán)可以根據(jù)實(shí)際參數(shù)需要，根據(jù)電容的大小，選用不同尺寸的磁 環(huán)，電感中的銅線等間距繞制對(duì)于匝數(shù)較多的緊密繞制可減小寄生參數(shù)，磁環(huán)采用的是鐵 粉芯磁環(huán)。
[0020] 如圖2所示為濾波器基板背面的PCB走線，黑色粗實(shí)線為電氣線路。
[0021] 如圖3所示，電感和電容都存在寄生參數(shù)，等效電路圖中包括電感L，寄生電容 EPC，寄生電阻ESR;電容C，寄生電感ESL，寄生電阻ESR。在高頻段圓形磁環(huán)電感寄生電容 對(duì)濾波效果影響較大。
[0022] 如圖4所示為一個(gè)5匝線圈的電感包含寄生電容的等效模型，其主要寄生電容包 括線圈之間的寄生電容和線圈與大地之間的寄生電容。線圈中的電流由傳導(dǎo)電流和寄生電 容引起的位移電流組成。
[0023] 如圖5所示，在低頻段，即電感的轉(zhuǎn)折頻率以下，電感中的電流以傳導(dǎo)電流為主， 各線圈電流的差別可忽略不計(jì)。在高頻段，位移電流起主導(dǎo)作用，使得各線圈之間流過的電 流產(chǎn)生較大差異。
[0024] 由畢奧-薩伐爾（Biot-Savart)定律：

【權(quán)利要求】
1. 一種元件間低耦合的EMI濾波器，所述濾波器包括電容和圓形磁環(huán)電感，其特征在 于，所述電容置于所述圓形磁環(huán)電感內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件間低耦合的EMI濾波器，其特征在于，所述電容為安規(guī)電 容，所述圓形磁環(huán)電感為圓形磁環(huán)差模電感，其結(jié)構(gòu)為差模結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的元件間低耦合的EMI濾波器，其特征在于，所述安規(guī)電容擺放 在所述圓形磁環(huán)電感的軸對(duì)稱線上，且其中心線與所述圓形磁環(huán)電感的軸對(duì)稱線垂直。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的元件間低耦合的EMI濾波器，其特征在于，所述圓形磁環(huán)電感 采用鐵粉芯的圓環(huán)磁芯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的元件間低耦合的EMI濾波器，其特征在于，所述圓形磁環(huán)電感 由漆包銅線繞制在圓形磁環(huán)上構(gòu)成差模電感。
【文檔編號(hào)】H03H7/01GK104104347SQ201410282136
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】王世山, 謝仁和, 邢麗冬 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)