基于电磁损耗的开关电源共模干扰抑制器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于电磁损耗的开关电源共模干扰抑制器,抑制器电路采用集总元件的梯形网络形式，单元结构为串联电感线圈、并联电容器构成的低通电路。针对开关电源输出电缆‑大地传导的、5‑500MHz频率范围的共模电流，考虑到单元结构长度Pu要远小于共模电流波长以及电路制备的方便，取Pu≈1cm，电感线圈中填充磁导率实部、虚部均在10量级的以铁氧体为主要成分的复合磁性材料，电容器中填充介电常数实部、虚部均在10量级的复合介电材料。把共模干扰抑制器串联到开关电源的电缆上，由于抑制器具有较大的衰减系数，使得共模电流以指数形式迅速衰减，强烈地抑制后续电路中的共模电流。本发明专利技术结构简单、可方便地用于制备低电磁干扰的开关电源、改进已有电源的电磁兼容性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁兼容领域，具体涉及一种基于电磁损耗的开关电源共模干扰抑制器。
技术介绍
开关电源具有体积小、效率高、输出稳定性好等优点，已经得到广泛的应用。但开关电源易产生共模电流，导致严重的传导干扰和辐射干扰。解决共模干扰，已成为开关电源设计者面临的关键问题。开关电源的开关器件、非线性无源元件等都可以成为共模干扰源，各器(元)件间往往还存在复杂的相互影响。通常，综合采取吸收网络、串联电感、接地和屏蔽等方法来抑制共模干扰。随着开关电源功率密度和开关频率的提高，设计者不得不努力改进和完善抑共模电流制共模干扰的方法，使开关电源的设计和制备变得越来越复杂。探寻高效易行的共模干扰抑制方法显得日益重要。我们知道，输出电缆-大地是传导共模电流的通道，也是产生共模辐射的主要场所。通常采用磁珠、共模扼流圈等来抑制电缆中的共模电流，但往往只能对部分频率的共模电流进行有效抑制，且抑制效果与磁珠、共模扼流圈放置的位置有关。电磁损耗材料(吸波材料)已成为防辐射抗干扰的常用材料之一。利用电磁损耗材料吸收电子电器设备产生的干扰电磁波，使屏蔽腔体内没有电磁波的来回反射，建造无电磁波反射的空间，可彻底防止电磁波的辐射，消除电磁污染，同时提高设备的抗电磁干扰能力。另一方面，常用的电磁损耗材料，如Ni-Zn系铁氧体，可在105～8Hz的频率范围内有较高的损耗，能有效地抑制较宽频率范围的电磁干扰。本专利技术针对开关电源输出端电缆中的共模电流，把电、磁损耗材料结合到电路中，来有效地衰减较宽频段范围的共模电流，以开关电源的抑制共模干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有相关技术的不足，为制备低电磁干扰的开关电源、改进已有电源的电磁兼容性能提供简单易行的有效途径。基于电磁损耗的开关电源共模干扰抑制器包括双口电流输入端、双口电流输出端、填充磁损耗材料的电感线圈L、填充电损耗材料的电容器C。串联电感线圈L和并联电容器C构成的低通电路为构建集总元件梯形网络的单元结构，如图1所示。针对开关电源中沿电缆-大地传导的、5-500MHz频率范围的共模电流，考虑到单元结构长度Pu要远小于共模电流波长和制备的情况，取Pu≈1cm，电感线圈中填充磁导率实部、虚部均在10量级的以铁氧体为主要成分的复合材料，电容器中填充介电常数实部、虚部均在10量级的复合介电材料。把8-10个单元结构串联，形成共模干扰抑制器。通过双口电流输入端和输出端，把共模干扰抑制器串联到开关电源的电缆上，利用流抑制器电路具有的较大的衰减系数，使共模电流以指数形式迅速衰减，达到抑制后续电路中共模电流的目的。电感线圈中填充的磁性复合材料的磁导率实部、虚部均在10量级。电容器中填充的介电复合材料介电常数实部、虚部均在10量级。单元结构长度Pu≈1cm。由单元结构串联形成的集总元件的梯形网络的长度可按实际需要进行调节。有益效果本专利技术结构简单、可方便地用于制备低电磁干扰的开关电源、改进已有电源的电磁兼容性能。附图说明图1(a)是本专利技术的单元结构示意图。图1(b)是本专利技术的以集总元件梯形网络形式制备的共模干扰抑制器样品。图1(c)应用时串接在笔记本电源输出电缆上。图2(a)用电流探头(CP8030H)测量电源输出端与共模干扰抑制器样品间的共模电流。图2(b)和2(c)电流探头在图2(a)所示位置测量的两次结果。图3(a)用电流探头(CP8030H)测量共模干扰抑制器样品后续电缆中的共模电流。图3(b)和3(c)电流探头在图3(a)所示位置测量的两次结果。图4(a)是125MHz共模电流沿开关电源中1.2米长电缆分布的数值模拟结果。图4(b)是电源输出端串接8厘米长共模干扰抑制器后，125MHz共模电流沿1.2米长电缆分布的数值模拟结果。具体实施方式如图1所示，图1(a)是本专利技术的单元结构示意图。L为电感线圈，C为电容器，黑影表示两器件内分别填充了磁损耗材料和电损耗材料。图1(b)是本专利技术的以集总元件梯形网络形式制备的共模干扰抑制器样品。电感总长8cm,里面裹有铁氧体棒作为磁损耗材料。每隔1厘米从电感引出导线与电容器相连。电容器金属板面积为1平方厘米，内填羟基铁作为电损耗材料。图1(c)应用时样品串接在笔记本电源输出电缆上。实施案例1：分别把电流探头置于图2(a)和图3(a)所示位置，测量共模电流。考虑到测量结果的随机特征，我们通过多次测量来体现抑制效果，典型结果如图2(b)、2(c)、3(b)和3(c)所示。可见，电源输出端与共模干扰抑制器间的共模电流对应的均方根电压(见图2(b)和2(c)左下侧)通常比共模干扰抑制器后续电缆中的共模电流对应的均方根电压(见图3(b)和3(c)左下侧)大，表明样品对后续电缆中共模电流起到了抑制作用。由于条件所限，我们未能按要求选择合适的电磁损耗材料，影响了抑制效果。实施例2：为体现良好的抑制效果，我们假设电感线圈中填充的磁性复合材料的磁导率实部、虚部均在10量级，电容器填充的介电复合材料介电常数实部、虚部均在10量级。抑制前后的数值模拟结果如图4所示。图4(a)125MHz共模电流沿开关电源中1.2米长电缆的分布情况；图4(b)在电源输出端串接8厘米长共模干扰抑制器后，125MHz共模电流的电流强度沿1.2米长电缆的分布情况。可见，如果选择了合适的电磁损耗材料，共模电流将被显著地抑制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电磁损耗的开关电源共模干扰抑制器，其特征在于：包括双口电流输入端、双口电流输出端、填充磁损耗材料的电感线圈(L)、填充电损耗材料的电容器(C)构成的低通电路的单元结构，把8‑10个单元结构串联，形成共模干扰抑制器；通过双口电流输入端和双口电流输出端把共模干扰抑制器串联到开关电源的电缆上。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁损耗的开关电源共模干扰抑制器，其特征在于：
包括双口电流输入端、双口电流输出端、填充磁损耗材料的电感线圈(L)、填充电
损耗材料的电容器(C)构成的低通电路的单元结构，把8-10个单元结构串联，形成共
模干扰抑制器；通过双口电流输入端和双口电流输出端把共模干扰抑制器串联到开关电
源的电缆上。
2.根据权利要求1所述的开关电源共模干扰抑制器，其特征在于,电感线圈(L)中
填充的以铁氧体为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈将伟，杨晓霞，宦杰，陶志阔，谢国治，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32