[發(fā)明專利]一種基于重疊交錯繞組的平面EMI濾波器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210545985.7
• 申請日: 2012-12-15
• 公開（公告）號: CN103065765A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃惠芬;鄧良勇
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01F17/04
• 分類號: H01F17/04;H01F27/28
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種濾波器，特別涉及一種基于重疊交錯繞組的平面EMI濾波器。

背景技術(shù)

過去的數(shù)十年中，在半導(dǎo)體器件，不斷改善的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，更高的開關(guān)頻率以及先進的封裝和集成技術(shù)的推動下，電力電子系統(tǒng)穩(wěn)固地朝著集成化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和平面化方向提高電性能和熱性能，減小尺寸、厚度和損耗。雖然較高的開關(guān)頻率在一定程度上可以較小轉(zhuǎn)換器的尺寸、厚度和損耗，但是這會帶來更多電磁干擾方面的問題。先進的封裝和集成技術(shù)可以在更小的空間集成更多的元器件，然而在設(shè)計的過程同樣需要更多地考慮電磁干擾問題。在電力電子設(shè)備的工作頻率范圍，其中電磁干擾以傳導(dǎo)干擾為主，其頻率范圍通常為150kHz~30MHz，并且以電壓、電流差模和共模的形式表現(xiàn)出來，根據(jù)電磁干擾的特性，通常應(yīng)用接地、屏蔽、濾波三種方法對電磁干擾信號進行抑制。EMI濾波器在抑制傳導(dǎo)干擾方面是極為有效的手段，因此，在功率變換器中使用EMI濾波器來提高設(shè)備抗干擾的能力。

電磁兼容元器件及其之間的互聯(lián)往往決定著整個系統(tǒng)的尺寸及輪廓。當(dāng)使用分立式無源元件時，由于各元件的外形都不盡相同，從而使空間不能得到充分的應(yīng)用。然而，對于大多數(shù)情況，由于在EMI濾波器中仍然使用了一些分立式無源元件且存在結(jié)構(gòu)性的計生參數(shù)，如電容的等效串聯(lián)電感（ESL）及電感的等效并聯(lián)電容（EPC），使得濾波器的高頻性能并不理想。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本發(fā)明提供一種基于重疊交錯繞組的平面EMI濾波器，其在分布式電源系統(tǒng)中能夠有效抑制頻率在150kHz-30MHz的傳導(dǎo)噪聲，從而使得電源系統(tǒng)的穩(wěn)定。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于重疊交錯繞組的平面EMI濾波器，包括由E型磁芯9和Ι型磁芯8構(gòu)成的閉合磁路，在閉合磁路的中心磁芯上繞有矩形的FR4基板7，在FR4基板上方，從上到下依次繞第一電感線圈1、第二電感線圈2、第一地層線圈3，所述第一電感線圈1與第二電感線圈2之間設(shè)有第一種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)，第二電感線圈2與第一地層線圈3之間設(shè)有第二種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)；

在FR4基板7下方，與FR4基板上方對稱繞有第二地層線圈4、第三電感線圈5、第四電感線圈6，所述第二地層線圈4與第三電感線圈5之間設(shè)有第二種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)、第三電感線圈5與第四電感線圈6之間第一種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)；

所述第一電感線圈1與第三電感線圈5級聯(lián)，所述第二電感線圈2與第四電感線圈6級聯(lián)。

還包括第三地層線圈10和第四地層線圈13，所述第三地層線圈13位于第一電感線圈1上方，且與第一電感線圈1之間設(shè)有第二種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)，所述第四地層線圈13位于第四電感線圈6下方，且與第四電感線圈6之間設(shè)有第二種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)。

所述第一電感線圈1與第三電感線圈5級聯(lián)構(gòu)成第一共模電感，所述第二電感線圈2與第四電感線圈6級聯(lián)構(gòu)成第二共模電感，這樣一種交錯級聯(lián)結(jié)構(gòu)可以大大減小共模電感的自身寄生電容。

所述第一電感線圈1與第二電感線圈2之間的第一種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)構(gòu)成第一差模電容，所述第三電感線圈5與第四電感線圈6之間的第一種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)構(gòu)成第二差模電容，從而無需外加差模電容元件，實現(xiàn)了濾波器的小型化。

所述第一地層線圈3與第二電感線圈2之間的第二種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)構(gòu)成第一共模電容，第二地層線圈4與第三電感線圈5之間的第二種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)構(gòu)成第二共模電容。

所述第三地層線圈10與第一電感線圈1之間設(shè)有第二種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)構(gòu)成第三共模電容，所述第四地層線圈13與第四電感線圈6之間設(shè)有第二種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)構(gòu)成第四共模電容。

所述第一種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)的相對介電常數(shù)為14000，第二種高介電常數(shù)陶瓷介質(zhì)的相對介電常數(shù)為78。

本發(fā)明的有益效果：

（1）巧妙地利用重疊交錯共模電感之間的耦合實現(xiàn)差模電容，而不需要另外增加實現(xiàn)差模電容的元器件，從而減小了濾波器的體積；

（2）采用用重疊交錯結(jié)構(gòu)繞組實現(xiàn)共模扼流圈，其可以有效減小電感自身的等效并聯(lián)電感，從而可以改善濾波器的高頻性能；

（3）構(gòu)成共模電感的兩級聯(lián)線圈分別于地層耦合形成電容作為共模濾波器的共模電容，在不需要大幅度增加濾波器的元器件條件下，實現(xiàn)了其等效電路為兩級的低通濾波器，從而進一步改善了平面EMI濾波器的高頻性能。

附圖說明

圖1是基于重疊交錯繞組的平面EMI濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1的縱向截面圖；