[發(fā)明專利]基于電磁損耗的開關(guān)電源共模干擾抑制器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610179852.0
• 申請(qǐng)日: 2016-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN105743338A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳將偉;楊曉霞;宦杰;陶志闊;謝國(guó)治
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/44
• 分類號(hào): H02M1/44
• 代理公司: 江蘇愛(ài)信律師事務(wù)所 32241
• 代理人: 唐小紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁兼容領(lǐng)域，具體涉及一種基于電磁損耗的開關(guān)電源共模干擾抑制器。

背景技術(shù)

開關(guān)電源具有體積小、效率高、輸出穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。但開關(guān)電源易產(chǎn)生共模電流，導(dǎo)致嚴(yán)重的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。解決共模干擾，已成為開關(guān)電源設(shè)計(jì)者面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。

開關(guān)電源的開關(guān)器件、非線性無(wú)源元件等都可以成為共模干擾源，各器(元)件間往往還存在復(fù)雜的相互影響。通常，綜合采取吸收網(wǎng)絡(luò)、串聯(lián)電感、接地和屏蔽等方法來(lái)抑制共模干擾。隨著開關(guān)電源功率密度和開關(guān)頻率的提高，設(shè)計(jì)者不得不努力改進(jìn)和完善抑共模電流制共模干擾的方法，使開關(guān)電源的設(shè)計(jì)和制備變得越來(lái)越復(fù)雜。探尋高效易行的共模干擾抑制方法顯得日益重要。

我們知道，輸出電纜-大地是傳導(dǎo)共模電流的通道，也是產(chǎn)生共模輻射的主要場(chǎng)所。通常采用磁珠、共模扼流圈等來(lái)抑制電纜中的共模電流，但往往只能對(duì)部分頻率的共模電流進(jìn)行有效抑制，且抑制效果與磁珠、共模扼流圈放置的位置有關(guān)。

電磁損耗材料(吸波材料)已成為防輻射抗干擾的常用材料之一。利用電磁損耗材料吸收電子電器設(shè)備產(chǎn)生的干擾電磁波，使屏蔽腔體內(nèi)沒(méi)有電磁波的來(lái)回反射，建造無(wú)電磁波反射的空間，可徹底防止電磁波的輻射，消除電磁污染，同時(shí)提高設(shè)備的抗電磁干擾能力。另一方面，常用的電磁損耗材料，如Ni-Zn系鐵氧體，可在10^5～8Hz的頻率范圍內(nèi)有較高的損耗，能有效地抑制較寬頻率范圍的電磁干擾。

本發(fā)明針對(duì)開關(guān)電源輸出端電纜中的共模電流，把電、磁損耗材料結(jié)合到電路中，來(lái)有效地衰減較寬頻段范圍的共模電流，以開關(guān)電源的抑制共模干擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)的不足，為制備低電磁干擾的開關(guān)電源、改進(jìn)已有電源的電磁兼容性能提供簡(jiǎn)單易行的有效途徑。

基于電磁損耗的開關(guān)電源共模干擾抑制器包括雙口電流輸入端、雙口電流輸出端、填充磁損耗材料的電感線圈L、填充電損耗材料的電容器C。串聯(lián)電感線圈L和并聯(lián)電容器C構(gòu)成的低通電路為構(gòu)建集總元件梯形網(wǎng)絡(luò)的單元結(jié)構(gòu)，如圖1所示。針對(duì)開關(guān)電源中沿電纜-大地傳導(dǎo)的、5-500MHz頻率范圍的共模電流，考慮到單元結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度P_u要遠(yuǎn)小于共模電流波長(zhǎng)和制備的情況，取P_u≈1cm，電感線圈中填充磁導(dǎo)率實(shí)部、虛部均在10量級(jí)的以鐵氧體為主要成分的復(fù)合材料，電容器中填充介電常數(shù)實(shí)部、虛部均在10量級(jí)的復(fù)合介電材料。把8-10個(gè)單元結(jié)構(gòu)串聯(lián)，形成共模干擾抑制器。通過(guò)雙口電流輸入端和輸出端，把共模干擾抑制器串聯(lián)到開關(guān)電源的電纜上，利用流抑制器電路具有的較大的衰減系數(shù)，使共模電流以指數(shù)形式迅速衰減，達(dá)到抑制后續(xù)電路中共模電流的目的。

電感線圈中填充的磁性復(fù)合材料的磁導(dǎo)率實(shí)部、虛部均在10量級(jí)。

電容器中填充的介電復(fù)合材料介電常數(shù)實(shí)部、虛部均在10量級(jí)。

單元結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度P_u≈1cm。

由單元結(jié)構(gòu)串聯(lián)形成的集總元件的梯形網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度可按實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

有益效果

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可方便地用于制備低電磁干擾的開關(guān)電源、改進(jìn)已有電源的電磁兼容性能。

附圖說(shuō)明

圖1(a)是本發(fā)明的單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1(b)是本發(fā)明的以集總元件梯形網(wǎng)絡(luò)形式制備的共模干擾抑制器樣品。

圖1(c)應(yīng)用時(shí)串接在筆記本電源輸出電纜上。

圖2(a)用電流探頭(CP8030H)測(cè)量電源輸出端與共模干擾抑制器樣品間的共模電流。

圖2(b)和2(c)電流探頭在圖2(a)所示位置測(cè)量的兩次結(jié)果。

圖3(a)用電流探頭(CP8030H)測(cè)量共模干擾抑制器樣品后續(xù)電纜中的共模電流。

圖3(b)和3(c)電流探頭在圖3(a)所示位置測(cè)量的兩次結(jié)果。

圖4(a)是125MHz共模電流沿開關(guān)電源中1.2米長(zhǎng)電纜分布的數(shù)值模擬結(jié)果。

圖4(b)是電源輸出端串接8厘米長(zhǎng)共模干擾抑制器后，125MHz共模電流沿1.2米長(zhǎng)電纜分布的數(shù)值模擬結(jié)果。

具體實(shí)施方式