一种螺旋形扁平线圈构成的筒壁型EMI滤波器制造技术

本发明专利技术提供一种螺旋形扁平线圈构成的筒壁型EMI滤波器，包括EER型磁芯，以及以EER型磁芯为轴心设置的共模集成LC模块、漏感层和差模电容模块，共模集成LC模块包括共模集成LC结构I和共模集成LC结构II，差模电容包括差模电容I和差模电容II，两个共模集成LC结构之间由漏感层隔离，差模电容I设置于共模集成LC模块的一端作为整个滤波器的输入端，差模电容II设置于共模集成LC模块的另一端作为整个滤波器的输出端。本发明专利技术采用筒壁型集成LC结构作为集成EMI滤波器的基本组成单元，使得高频电流在平面螺旋线圈上均匀分布，不会影响滤波器的性能，选用EER型磁芯提高了磁芯的利用率，增加了磁芯有效截面积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种EMI电源滤波器，特别是涉及一种螺旋形扁平线圈构成的筒壁型 EMI滤波器。
技术介绍
各种电力电子装置中功率器件的开关工作引起了极大的电压或电流脉冲，从而引 发了严重的电磁干扰(EMI)。目前，人们在实际工程中解决电力电子电磁干扰问题的手段 主要有两种一是找出电力电子电路的电磁干扰源，通过研发新的元器件，设计新的电路拓 扑来减小或消除电磁干扰；二是采用电磁干扰(EMI)滤波器来有效阻断传导电磁干扰(150 kHz 30MHz)的传输途径，这也是目前工程上最普遍、最常用的解决电磁干扰的方法。将 该类滤波器适当的接入电源和负载之间，不仅能防止电力电子装置产生的噪声传导进入电 网，同时也能防止电网中的各种高频噪声通过传导耦合进入电力电子装置。EMI电源滤波器的实现惯用分立元器件，由此引发了很多的问题。其一， 由于分立元件存在寄生参数，例如电感器的等效并联电容(Equivalent Parallel Capacitance-EPC),电容器的等效串联电感(Equivalent Series hductance-ESL)，一些 分析结果也已清楚地表明EMI电源滤波器的高频性能主要由寄生参数来决定；其二，由于 滤波器的布线导致的寄生参数也将进一步削弱滤波器的高频性能；其三，对一个分立的 EMI电源滤波器的不同元器件的类型、尺寸、大小等因数的考虑和元器件间的相互连接和连 接的空隙等问题，都将导致空间利用率的降低。因此，对于EMI电源滤波器的造型、构造、设 计和优化一直以来都是电气工程师挑战的难题。平面磁集成EMI滤波器的提出无疑是滤波器制造的一大飞跃，由弗吉尼亚理工大 学的YingLin Zhao提出的一种广义传输线理论，较好地从理论上预测了平面LC结构的高 频特性，Rengang Chen设计了应用于开关电源系统的平面EMI滤波器(图1)，该滤波器采 用平面EI型磁芯，由差模电容(101)、共模集成LC结构(102)及漏感层(103)组成，利用一 匝或不到一匝的平面LC结构作为差模电容，采用四端点连接方式，以减小串联寄生电感， 采用两个多匝的平面LC结构连接成低通滤波器结构，并联在一起作为共模扼流圈，该种结 构实现了 EMI电源滤波器的平面磁集成结构，减小了体积，大大提高了功率密度，并且减小 了高频的寄生参数。图1所示的平面集成EMI滤波器，采用矩形的平面螺旋线圈。但该滤 波器也缺陷，其一，电流在直接拐角处分布很不均勻，严重影响滤波器性能；其二，磁芯利用 率太低，有效磁芯截面积太小，不能有效地产生足够大的电感；其三，构成平面集成LC结构 的PCB板采用高介电常数的陶瓷材料，陶瓷材料较脆，不易进行安装。
技术实现思路
技术问题本专利技术目的在于针对现有技术存在的缺陷提供一种螺旋形扁平线圈构成的筒壁型EMI 滤波器。
技术实现思路
本专利技术为实现上述专利技术目的，采用如下技术方案本专利技术一种螺旋形扁平线圈构成的筒壁型EMI滤波器，包括EER型磁芯，以及以EER型 磁芯为轴心设置的的共模集成LC模块、漏感层和差模电容模块，共模集成LC模块包括共模 集成LC结构I和共模集成LC结构II，差模电容包括差模电容I和差模电容II，两个共模 集成LC结构之间由漏感层隔离，差模电容I设置于共模集成LC模块的一端作为整个滤波 器的输入端，差模电容II设置于共模集成LC模块的另一端作为整个滤波器的输出端。所述共模集成LC结构由筒壁型陶瓷材料构成，内外层螺旋线圈分别由相同线宽、 螺距和匝数的扁平螺旋线构成，陶瓷筒壁采用介电常数为70-150的陶瓷材料ΝΡ0。所述差模电容由双面PCB板构成，上下平面螺旋线圈均为单匝，且上下两层完全 对称，PCB板的板材采用高介电常数10000-20000的陶瓷材料Y5V。所述EER型磁芯(201)采用铁氧体材料，还包平板型盖板与EER型磁芯(201)对 应设置。有益效果本专利技术与现有技术相比，消除了高频时矩形螺旋线圈的拐角处电流分布不均带来的影 响，共模集成LC单元的垂直安装更是有效减小了电感和电容的耦合，同时，采用了 EER型磁 芯，大大提高了磁芯有效截面积和磁芯利用率，从而增大了电感值，滤波器的总体积和质量 也有所减小，功率密度得到提高。本专利技术可应用于分布式电源系统的前端变换器中，与分立 元件组成的EMI电源滤波器相比，体积明显减小，并且提高了滤波器的插入损耗，改善了滤 波器的高频性能。本专利技术采用筒壁型集成LC结构作为集成EMI滤波器的基本组成单元，使 得高频电流在平面螺旋线圈上均勻分布，不会影响滤波器的性能，选用EER型磁芯提高了 磁芯的利用率，增加了磁芯有效截面积，且易于安装。附图说明图1是基于矩形平面集成LC结构的集成EMI滤波器。图2A是基于筒壁型集成LC结构的集成EMI滤波器。图2B是筒壁型集成EMI滤波器的等效集中参数电路。图3A是筒壁型集成LC结构。图;3B是筒壁型集成LC结构的等效集中参数电路。图4A是集成的差模电容。图4B是集成差模电容的等效集中参数电路。具体实施例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，本专利技术提供的筒壁型集成LC结构作为集成EMI滤波器包括一个 EER型磁芯201，两个差模电容202和206，两个集成LC结构203和205，一个漏感层204。 差模电容I (图4々)的~和&作为滤波器的输入端由导线引出，C1接集成LC结构I (图3A) 的A点，Dl接集成LC结构II的A点，差模电容II的A2点接集成LC结构I的C点，差模电 容II的B2点接集成LC结构II的C点，集成LC结构I和II的D点分别接地，而B点均悬空。漏感层在集成LC结构I和II之间，差模电容II的C2和D2作为滤波器的输出端口(图2B)。图;3B为图3A的等效电路图，线圈的匝数为义，导线宽度为 ，筒壁陶瓷厚度为<， 图4B为图4A的等效电路图，匝数为1，导线宽度为 ’ PCB板厚度为式，磁芯的有效磁路面 积为4，磁路长度为人，磁导率为集成EMI滤波器的内外层关于漏感层对称，内外两层的结果相同。其共模电感大 小为权利要求1.一种螺旋形扁平线圈构成的筒壁型EMI滤波器，其特征在于包括EER型磁芯(201)， 以及以EER型磁芯(201)为轴心设置的的共模集成LC模块、漏感层(204)和差模电容模块， 共模集成LC模块包括共模集成LC结构I (203)和共模集成LC结构II (205)，差模电容包 括差模电容I (202)和差模电容II 006)，两个共模集成LC结构之间由漏感层(204)隔离， 差模电容I O02)设置于共模集成LC模块的一端作为整个滤波器的输入端，差模电容II (206)设置于共模集成LC模块的另一端作为整个滤波器的输出端。2.根据权利要求书1所述的一种螺旋形扁平线圈构成的筒壁型EMI滤波器，其特征在 于所述共模集成LC结构由筒壁型陶瓷材料构成，内外层螺旋线圈(301和303)分别由相同 线宽、螺距和匝数的扁平螺旋线构成，陶瓷筒壁(302)采用介电常数为70-150的陶瓷材料 NPO。3.根据权利要求书1所述的一种螺旋形扁平线圈构成的筒壁型EMI滤波器，其特征在 于所述差模电容由双面PCB板构成，上下平面螺旋线圈GOl和403)均为单匝，且上下两本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种螺旋形扁平线圈构成的筒壁型ＥＭＩ滤波器，其特征在于包括ＥＥＲ型磁芯（２０１），以及以ＥＥＲ型磁芯（２０１）为轴心设置的的共模集成ＬＣ模块、漏感层（２０４）和差模电容模块，共模集成ＬＣ模块包括共模集成ＬＣ结构Ｉ（２０３）和共模集成ＬＣ结构ＩＩ（２０５），差模电容包括差模电容Ｉ（２０２）和差模电容ＩＩ（２０６），两个共模集成ＬＣ结构之间由漏感层（２０４）隔离，差模电容Ｉ（２０２）　设置于共模集成ＬＣ模块的一端作为整个滤波器的输入端，差模电容ＩＩ（２０６）设置于共模集成ＬＣ模块的另一端作为整个滤波器的输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王世山，朱叶，陆熊，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84