一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器，包括直线型电容母线集成模块、U型磁芯、I型磁芯以及线圈，其中直线型电容母线集成模块包括6层镍、3层高介电常数材料以及2层铜，按照一定次序堆叠，集成了母线以及差、共模电容；U型磁芯两个磁柱绕有对称绕向的线圈，并通过I型磁芯闭合整个磁路构成共模电感，其漏感构成差模电感，整个结构套在直线型电容母线集成模块上。和传统的EMI滤波器相比，本发明专利技术将EMI滤波器和母线相结合，节约了空间，其集成结构能减少寄生参数的影响，提供了一种可应用于高功率密度高频性能优异的EMI滤波器方案。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器，包括直线型电容母线集成模块、U型磁芯、I型磁芯以及线圈，其中直线型电容母线集成模块包括6层镍、3层高介电常数材料以及2层铜，按照一定次序堆叠，集成了母线以及差、共模电容；U型磁芯两个磁柱绕有对称绕向的线圈，并通过I型磁芯闭合整个磁路构成共模电感，其漏感构成差模电感，整个结构套在直线型电容母线集成模块上。和传统的EMI滤波器相比，本专利技术将EMI滤波器和母线相结合，节约了空间，其集成结构能减少寄生参数的影响，提供了一种可应用于高功率密度高频性能优异的EMI滤波器方案。【专利说明】一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器
本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种母线型EMI滤波器。
技术介绍
EMI滤波器是抑制开关电源传导电磁干扰的有效手段之一。随着功率变换器工作频率和功率密度的不断提高，使得功率变换器向着小型化、集成化、高频化方向发展，这对EMI滤波器的体积和性能提出了更高的要求。传统的分立型EMI滤波器电感、电容分开放置，空间利用率较低、寄生参数较大，高频性能差，因此，EMI滤波器的集成化成为未来的发展趋势。 目前美国电力电子研究中心(CPES, Center for Power Electronic System)在该领域的研究具有核心地位，一定程度上代表了电力电子集成领域研究的主流方向。CPES曾提出一种以矩形“感容”(LC)集成模块为基础模块的平面型EMI滤波器，但是矩形LC集成模块中，电流在导线直角拐角处分布不均匀，影响了滤波器的性能，也导致其不适用于大功率场合。之后人们提出了环形LC集成模块的平面型EMI滤波器，有效解决了导线直角拐角处电流分布不均匀的问题，但为了提供足够的共模电感，整个LC集成模块都放置在一个罐形磁芯中，不利于热量的发散，也不适用在大功率场合。为了适应大功率场合，CPES提出将母线和EMI滤波器相结合的母线型EMI滤波器，在母线的基础上，通过叠合多层材料，实现了电容集成，但由于母线的直线型结构，等效匝数为I匝，共模电感难以达到要求，在此基础上，有人们提出在外面套上多个磁芯来提高共模电感，然而，一方面多个磁芯会增大了母线型EMI滤波器空间体积，另一方面由于匝数为I匝，套上磁芯后共模电感的增加幅度有限，对于共模干扰较大的电力电子设备难以满足共模电感要求，限制了其应用范围。 本课题组在此基础上提出一种新型的母线型EMI滤波器，能够很好的集成共模电感，使得母线型EMI滤波器适用更多的场合。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的缺陷，提供一种提供较大差、共模电感的母线型EMI滤波器，能够适用更广泛的功率变换器场合。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案: —种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器，包含直线型电容母线集成模块、以及线圈磁芯电感模块，其中: 所述线圈磁芯电感模块由U型磁芯、第一线圈、第二线圈和I型磁芯构成，所述第一线圈、第二线圈绕向相同并分别套在U型磁芯的两个磁柱上；所述U型磁芯和I型磁芯组成闭合磁路； 所述第一线圈的一个端口、第二线圈的一个端口分别和直线型电容母线集成模块一端的两个母线端口相连；所述直线型电容母线集成模块另一端的两个母线端口和第一线圈103的另一个端口、第二线圈的另一个端口组成所述母线型EMI滤波器的输入/输出端π ； 所述线圈磁芯电感模块的电感为共模电感、漏感为差模电感； 所述线圈磁芯电感模块套在所述直线型电容母线集成模块上。 作为本专利技术一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器进一步的优化方案，所述直线型电容母线集成模块包含11层材料结构，从第一层到第十一层分别为:第一镍层、第一高介电常数材料层、第二镍层、第一铜层、第三镍层、第二高介电常数材料层、第四镍层、第二铜层、第五镍层、第三高介电常数材料层、第六镍层，整个结构以第六层的第二高介电常数材料层为对称轴对称； 所述第一铜层、第二铜层为导通工作电流的母线； 所述第一镍层、第一高介电常数材料层、第二镍层构成共模电容； 所述第五镍层、第三高介电常数材料层、第六镍层构成共模电容； 所述第三镍层、第二高介电常数材料层、第四镍层构成差模电容； 所述第一镍层、第六镍层在工作时接地。 作为本专利技术一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器进一步的优化方案，所述各个高介电常数材料层采用陶瓷材料。 作为本专利技术一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器进一步的优化方案，所述陶瓷材料为BaT13或者CaCu3Ti4O1215 本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果: 1.和传统的EMI滤波器和母线分开放置不同，本课题组提出了将EMI滤波器和母线相结合的母线型EMI滤波器，能够减小体积，提高功率密度； 2.在外套磁芯上绕线圈，能有效的增大电感，弥补直线型结构电感不足的缺陷，使其能够满足各类功率变换器的设计要求。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术母线型EMI滤波器结构装配图； 图2是本专利技术母线型EMI滤波器中直线型结构截面图； 图3是本专利技术母线型EMI滤波器连线图；图4是本专利技术母线型EMI滤波器的电路示意图。 图中，101为U型磁芯，102为直线型电容母线集成模块，103为第一线圈，104为第二线圈，105为I型磁芯，201、203、205、207、209、211分别为第一至地第六镍层，202、206、210分别为第一至第三高介电常数材料层，204为第一铜层，208为第二铜层，301、302为第一线圈的两个端口，305、306为第二线圈的两个端口，303、304、307、308为直线型电容母线集成模块的四个端口。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明: 如图1所示的实例，本专利技术公开了一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器，包含直线型电容母线集成模块102、以及线圈磁芯电感模块，其中，所述线圈磁芯电感模块由U型磁芯101、第一线圈103、第二线圈104和I型磁芯105构成，第一线圈103、104绕向相同并套在U型磁芯101的两个磁柱上；整个线圈磁芯电感模块的电感为共模电感、漏感为差模电感。 如图2直线型电容母线集成模块的多层结构的截面图。多层结构自上而下为镍201、陶瓷 202、镍 203、铜 204、镍 205、陶瓷 206、镍 207、铜 208、镍 209、陶瓷 210、镍 211。其中母线为铜204和铜208，镍201和镍211接地。为了简化设计，整个结构相同材料的尺寸一致。当高频电磁干扰信号和工作电流由母线流入时，根据集肤效应，单根母线中的高频干扰电流会趋于两边的镍层流过，又根据邻近效应，通入两根母线的高频干扰电流会趋于其之间的镍层流过，由于镍的电阻率大于铜，高频干扰信号会在镍层中更容易的转化为热烈从而被消耗；而低频工作电流更易从铜中流过，不易被消耗，从而实现了工作电流和噪声电流分离的作用。由于存在高介电常数陶瓷材料202、206和210，两根母线之间的电容为差模电容，能将差模干扰电流反射回源端；母线与边缘镍层之间的电容为共模电容，能将共模干扰电流传输到大地。 如图3为所述母线型E本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器，其特征在于，包含直线型电容母线集成模块(102)、以及线圈磁芯电感模块，其中：所述线圈磁芯电感模块由U型磁芯(101)、第一线圈(103)、第二线圈(104)和I型磁芯(105)构成，所述第一线圈(103)、第二线圈(104)绕向相同并分别套在U型磁芯(101)的两个磁柱上；所述U型磁芯(101)和I型磁芯(105)组成闭合磁路；所述第一线圈(103)的一个端口(301)、第二线圈(104)的一个端口(305)分别和直线型电容母线集成模块(102)一端的两个母线端口(303、304)相连；所述直线型电容母线集成模块(102)另一端的两个母线端口(307、308)和第一线圈(103)的另一个端口(302)、第二线圈(104)的另一个端口(306)组成所述母线型EMI滤波器的输入/输出端口；所述线圈磁芯电感模块的电感为共模电感、漏感为差模电感；所述线圈磁芯电感模块套在所述直线型电容母线集成模块(102)上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王世山，虞振洋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32