双接地平面EMI滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种双接地平面EMI滤波器，包括罐型磁芯、平板磁芯以及设置于罐型磁芯与平板磁芯之间的电感单元、电容单元，所述电感单元与电容单元之间设置隔离基板，所述电容单元包括在两个铜层之间设置的多个依次连接的陶瓷基板，两个陶瓷基板之间通过银层连接，位于最外侧的陶瓷基板的外表面均与铜层连接，所述两个铜层均接地；通过将电容与集成感容结构隔离开，并设置铜层、银层的结构，使得共模电容及差模电容集成于一体，解决了现有技术中滤波器上、下金属导体不对称引起的滤波效果差的问题，很好的改善了上、下金属导体的对称性，有效的减小了寄生参数，进而改善滤波器性能。

【技术实现步骤摘要】
双接地平面EMI滤波器
本专利技术涉及一种双接地平面EMI滤波器，属于EMI滤波器领域。
技术介绍
随着电力电子及电力系统的高频化，小型化的发展，电磁干扰问题愈加突出。电磁干扰主要分为传导干扰和辐射干扰，前者主要是指150kHz-30MHz之间的干扰，后者主要指大于30MHz的干扰，其中传导干扰在现今的干扰问题中占主要地位。消除传导干扰的方法主要有消除噪声源、切断耦合路径以及提高设备抗干扰能力等。而EMI滤波器可有效的提高设备的抗干扰能力，从而使得传导干扰得到很好的抑制。以往的分立式的EMI滤波器由于元件多、体积大、寄生参数大及高频性能差逐渐被集成式EMI滤波器所取代。平面集成EMI滤波器的概念最早是由弗吉尼亚理工大学提出的，其基本单元为平面LC线圈，主要用于“电感”和“电容”的集成。该种集成结构实现了EMI滤波器的平面磁集成结构，一定程度上减小了体积并增大了其功率密度。但该种平面LC线圈结构也才存在一定的不足之处，即由于线圈为矩形，拐角处电流密度大，因此电流分布不均匀，严重影响EMI滤波器的高频性能。因此，有团队在此基础上提出了环形平面EMI滤波器，有效的改善了LC单元各部分的电流分布。同时该种滤波器可完全置于环形磁芯中，大大提高了其电感值。经典环形平面EMI滤波器如图1A所示，其基本单元是在硬质陶瓷基板的两侧分别喷镀均匀螺旋线从而实现“感容”集成的LC单元，通过适当的连接方式对高频噪声产生有效抑制。同时，该类平面EMI滤波器的共模滤波器主要由两片LC单元组成，如图1B，即两片LC单元上、下两个线圈绕组一端为输入，一端为输出，而中间两个线圈绕组一端悬空，一端共地，其等效电路如图1C所示。差模滤波器主要由差模电感和差模电容，差模电感由共模电感的漏感产生，而差模电容主要由外部接入的独立电容实现。因此，上述EMI滤波器仅有一处共地，且改进后的环形平面EMI滤波器虽将单元片均集成于环形磁芯中，增大了电感，但多片LC单元间的采用错位过孔连接，方法复杂，不易实现。当LC单元实现电容参数时，要求上下线圈尽量对称以实现较大的电容值，这对LC单元的对称性及制作工艺提出了很高的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：本专利技术提供一种双接地平面EMI滤波器，通过将电容与集成感容结构隔离开，并设置铜层、银层的结构，使得共模电容及差模电容集成于一体，解决了现有技术中滤波器上、下金属导体不对称引起的滤波效果差的问题。本专利技术为解决上述技术问题，采用如下技术方案：双接地平面EMI滤波器，包括罐型磁芯、平板磁芯以及设置于罐型磁芯与平板磁芯之间的电感单元、电容单元，所述电感单元与电容单元之间设置隔离基板，所述电容单元包括在两个铜层之间设置的多个依次连接的陶瓷基板，两个陶瓷基板之间通过银层连接，位于最外侧的陶瓷基板的外表面均与铜层连接，所述两个铜层均接地；所述电感单元包括PCB板以及设置于PCB板上的电感线圈电路；所述电感线圈电路的一端为所述平面EMI滤波器的输入端，另一端与陶瓷基板之间的银层连接，所述银层上设置平面EMI滤波器的输出端。所述电容单元包括依次连接的第一铜层、第一陶瓷基板、第一银层、第二陶瓷基板、第二银层、第三陶瓷基板、第二铜层，其中，第一铜层、第二铜层均接地；所述电感单元包括PCB板以及设置于PCB板两面的第一电感线圈电路、第二电感线圈电路，其中，第一电感线圈电路、第二电感线圈电路均包括第一端、第二端；所述第一电感线圈电路的第一端为所述平面EMI滤波器的第一输入端，所述第一电感线圈电路的第二端与第一银层连接；所述第二电感线圈电路的第一端为所述平面EMI滤波器的第二输入端，所述第二电感线圈电路的第二端与第二银层连接；所述第一银层上设置平面EMI滤波器的第一输出端，所述第二银层上设置平面EMI滤波器的第二输出端。所述铜层、银层通过喷涂或电镀的方式设置于陶瓷基板上。所述隔离基板为PCB基板。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、由于电容采用在高介电常数陶瓷板基板两侧完全覆上银层或铜层，很好的改善了上、下金属导体的对称性。2、同时，根据平行板电容器公式，可知，上、下平面金属导体对应面积越大则电容越大，因此该结构可有效的增大电容值，使其满足平面EMI滤波器的设计要求。3、本专利技术可应用于EMI滤波器的制作中，与以往的共模电感、差模电感和共模电容集成的LC单元相比，由于共模电容和差模电容通过喷镀技术形成一个整体，避免了过孔连接，便于设计与制作；同时又实现了“无缝”连接，有效的减小了寄生参数。4、本专利技术平面EMI滤波器结构不仅便于制作，而且能明显改善滤波器性能。附图说明图1A为现有技术的环形平面EMI滤波器结构。图1B为现有技术的共模滤波器结构。图1C为现有技术的共模滤波器的等效集中参数电路。图2A为本专利技术的平面EMI滤波器集成结构。图2B为本专利技术的平面EMI滤波器的截面图。图2C为本专利技术的平面EMI滤波器的集中参数电路。图3A为本专利技术的平面EMI滤波器在共模电流下的电流示意。图3B为本专利技术的平面EMI滤波器在差模电流下的电流示意。其中，图中的标示为：301-罐型磁芯；302-第一铜层；303-第一陶瓷基板；304-第一银层；305-第二陶瓷基板；306-第二银层；307-第三陶瓷基板；308-第二铜层；309-隔离基板；310-第一电感线圈；311-LC单元；312-第二电感线圈；313-平板磁芯。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明：如图2A所示的实例，本专利技术提供的一种双接地平面EMI滤波器的新型集成结构，包括一个罐型磁芯301和一个平板磁芯313，一片集成LC单元311，两个电感线圈312和310，两个接地铜层308和302，两个银层304和306，及三个高介电常数陶瓷板303、305和307。铜层和银层分别镀于高介电常数陶瓷基板两侧，形成一个无间隙的整体单元，且铜层接地。平面LC单元上、下螺旋线的一端A2、B2为输入，另一端连接下部多接地层电容结构，如图2B所示。若为增大电感值，则可通过增加电感线圈实现。电感线圈I和II的一端分别连接集成平面LC单元的上、下螺旋线一端，电感线圈I和II的另一端为输入。银层I和银层II的一端接上部集成LC单元，另一端C2、D2为输出，其等效电路如图2C所示。环形PCB板主要用于解决平面LC单元及多接地层电容结构的绝缘问题。当通入电流时，“银层—陶瓷基板—铜层”结构可视为共模电容单元，“银层—陶瓷基板—银层”结构可视为差模电容单元。同时，由于采用喷镀形式，减少了单元片之间的连线，不仅便于制作，而且也减小了由于外部连接线所引起的寄生参数问题。图3A和图3B分别为该新型集成EMI滤波器在通入共模电流和差模电流情况下的电流示意图。当通入共模电流时，由于LC单元上、下线圈绕向一样，且完全对称，因此上、下线圈每个单元的电压降ΔUi完全相同，其分布电容上的两端电压为零，不体现充放电的效应。故当通入共模电流时，可以忽略LC单元的电容效应，只是等效为两个互相耦合的平面线圈。针对下部多接地层电容结构，由于银层的电位相同，因此仅存在共模电容单元(图3A)。当其通入差模电流时，其内部电流分布如图3B所示，根据传输线理论可知，若平面LC单元上、下线圈完全对称，则仅存在差模电容。而一般情本文档来自技高网...

【技术保护点】
双接地平面EMI滤波器，包括罐型磁芯、平板磁芯以及设置于罐型磁芯与平板磁芯之间的电感单元、电容单元，其特征在于，所述电感单元与电容单元之间设置隔离基板，所述电容单元包括在两个铜层之间设置的多个依次连接的陶瓷基板，两个陶瓷基板之间通过银层连接，位于最外侧的陶瓷基板的外表面均与铜层连接，所述两个铜层均接地；所述电感单元包括PCB板以及设置于PCB板上的电感线圈电路；所述电感线圈电路的一端为所述平面EMI滤波器的输入端，另一端与陶瓷基板之间的银层连接，所述银层上设置平面EMI滤波器的输出端。

【技术特征摘要】
1.双接地平面EMI滤波器，包括罐型磁芯、平板磁芯以及设置于罐型磁芯与平板磁芯之间的电感单元、电容单元，其特征在于，所述电感单元与电容单元之间设置隔离基板，所述电容单元包括在两个铜层之间设置的多个依次连接的陶瓷基板，两个陶瓷基板之间通过银层连接，位于最外侧的陶瓷基板的外表面均与铜层连接，所述两个铜层均接地；所述电感单元包括PCB板以及设置于PCB板上的电感线圈电路；所述电感单元还包含集成LC单元，集成LC单元包含绕向一样，且完全对称的上、下线圈；所述电感线圈电路的一端为所述平面EMI滤波器的输入端，另一端与集成LC单元上、下线圈绕组一端连接，陶瓷基板之间的银层一端与集成LC单元连接，所述银层上设置平面EMI滤波器的输出端。2.根据权利要求1所述的双接地平面EMI滤波器，其特征在于：所述电容单元包括依次连接的第一铜层、第一陶瓷基板、第一银...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世山，龚敏，王一丹，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32