一种间隔型母线滤波器层状结构体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子技术领域，特别是一种EMI滤波器差模和共模电容。
【背景技术】
[0002] EMI滤波器是有效阻断传导电磁干扰传输的经济可靠的无源器件。在假设滤波电 路具有理想的阻抗对称性前提下，传统EMI滤波器通常解耦为差模滤波器、共模滤波器两 部分，然后针对两者进行单独研宄和设计。实际滤波电路阻抗对称性很难得到保证，即使 印刷电路板的引线布局在几何上完全对称，无源元件本身的阻抗不对称也是不容忽视的因 素。电路阻抗不对称容易造成差模、共模噪声之间的相互转化，这使得传统的解耦设计方法 失效，即滤波器实际滤波效果达不到设计目标。最早提出的是分立元件型EMI滤波器，其结 构简单、易于制作，但其寄生参数大，且寄生参数消除技术复杂，即使同型号元件的阻抗偏 差也很大。
【发明内容】
[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种间隔型母线滤波器 层状结构体，用于解决现有的分立元件型的EMI滤波器滤波效果不佳、寄生参数大、寄生参 数消除技术复杂的技术问题。
[0004] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0005] 一种间隔型母线滤波器层状结构体，由二十一层层状材料叠加而成，从第一层到 第二十一层分别是铜层、银层、陶瓷层、银层、绝缘层、镍层、铜层、镍层、绝缘层、银层、陶瓷 层、银层、绝缘层、镍层、铜层、镍层、绝缘层、银层、陶瓷层、银层、铜层，其中绝缘层由绝缘布 和导电胶拼接而成。
[0006] 本发明主要采用陶瓷刷银和四周镀镍铜条的工艺。相邻的银层、陶瓷层、银层为一 组构成1个刷银陶瓷单元，共有3个刷银陶瓷单元，其中位于层状结构中心的1个刷银陶瓷 单元构成1个差模电容，其余2个刷银陶瓷单元构成了 2个共模电容；相邻的镍层、铜层、 镍层为一组构成1个导电层，整个结构中共有2个导电层，并且中间的铜层为负载电流导电 层；绝缘层设置在共模电容与导电层之间以及差模电容与导电层之间，使得银层和镍层只 能通过导电胶层这一部分连通。另外还有最外两层的铜层作为接地层。
[0007] 该结构的内部电流，低频工作电流集中在负载电流导电层的铜层流通，高频共模 电流和差模电流首先集中在镍层流通以实现损耗功能，并且各自流过的镍层电感分别为滤 波器差模电感和共模电感，该电感是金属导线的自电感，同传统集成母线型EMI滤波器类 似，其值通常比较小，约为几百nH。然后经导电胶层和差模电容、共模电容，分别流入地线和 返回输入端口用于实现反射功能。
[0008] 进一步的，在本发明中，每层材料的厚度均匀。理想的是将每层的横截面都设置为 矩形。
[0009] 进一步的，在本发明中，以第十一层为中心层，其余各层以中心层为中心呈对称分 布。制作时保证对称性，有利于实现滤波电路阻抗对称性。
[0010] 进一步的，在本发明中，所述导电胶位于绝缘层的端部。在该结构中，绝缘层阻止 了高频噪声电流直接向银层集中，驱使其先流经整个镍层，然后经过端部的导电胶流入银 层，实现了镍的高耗散与陶瓷电容滤波的双重功能。
[0011] 进一步的，通过选择不同介电常数的陶瓷和陶瓷厚度，可以实现所需要的差共 模电容值，在本发明中，建议陶瓷层选择介电常数为2000F/m~10000F/m的陶瓷材料CaCu3Ti4012〇
[0012] 有益效果：
[0013] 本发明提供的一种间隔型母线滤波器层状结构体采用母线分层集成技术，高频电 流主要在镍层流通，采用铜条四周镀镍结构能显著提高镍对高频电流的耗散效率；此结构 采用将滤波器和母线合二为一的集成技术，减小了杂散参数，提高了系统的稳定性；提供了 一种新的解决大功率设备电磁兼容问题的方法。
【附图说明】
[0014] 图1为间隔型母线滤波器层状结构体的纵向截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0016] 如图1所示为一种本发明中间隔型母线滤波器层状结构体由二十一层材料组成。 此间隔型母线滤波器层状结构体中，第一层1、第七层7、第十五层15、第二十一层21均为铜 层；第二层2、第四层4、第十层10、第十二层12、第十八层18、第二十层20均为银层；第三 层3、第^ 层11、第十九层19均为陶瓷层；第五层5、第九层9、第十三层13、第十七层17 均为绝缘层，并且绝缘层由绝缘布和导电胶拼接而成；第六层6、第八层8、第十四层14、第 十六层16均为镍层。
[0017] 其中，第二层2、第三层3和第四层4构成第一共模电容，第十八层18、第十九层19 和第二十层20构成第二共模电容；第十层10、第^^一层11和第十二层12构成差模电容。 第七层7和第十五15作为负载电流导电层。第一层1和第二十一层21用电缆连接到系统 的地线上。陶瓷采用介电常数为2000F/m-10000F/m的陶瓷材料CaCu3Ti4012 (CCT0)。
[0018] 在该结构中，绝缘层阻止了高频噪声电流直接向银层集中，驱使其先流经镍层，然 后经过端部的导电胶流入银层，实现了镍的高耗散与陶瓷电容滤波的双重功能。关于此结 构的共模电容部分，在电磁兼容问题中的干扰信号为高频信号，由于集肤效应，干扰信号趋 向于在外侧的镍层中流动，可以自动实现共模干扰电流与负载电流的分离。关于此结构的 差模电容部分，由于邻近效应，高频干扰信号趋向于在内侧的镍层中流动，自动实现差模电 流与负载电流的分离。由于镍的电阻率小于铜，磁导率远大于铜，干扰信号在镍层中更容易 被转化成热量而消耗掉，另外，部分共模干扰信号通过两个共模电容传输到地层；部分差模 干扰信号经过差模电容反射回源端。
[0019] 这种滤波器层状结构体容易做到各层厚度均匀，以第十一层11为中心对称，容易 实现差模电容和共模电容的对称。本发明借助集肤效应、邻近效应实现对干扰信号的反射 和耗散双重功能。此外，根据实际功率的大小，合理选择此结构各层的几何尺寸，该滤波器 适合用于各种功率场合。
[0020] 设所述滤波器层状结构体金属层宽度为ti，导线长度为li，第三层3和第十九层19 的厚度为屯，第十一层11的厚度为(12，陶瓷的相对介电常数为^，真空介电常数为％，共 模电容为，差模电容为cdm。
[0021] 此结构关于第十一层11上下对称，上下两个共模电容相同，其大小为：
[0022]
[0023] 此结构的差模电容大小为：
[0024]
[0025] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种间隔型母线滤波器层状结构体，其特征在于：由二十一层层状材料叠加而成， 从第一层到第二十一层分别是铜层、银层、陶瓷层、银层、绝缘层、镍层、铜层、镍层、绝缘层、 银层、陶瓷层、银层、绝缘层、镍层、铜层、镍层、绝缘层、银层、陶瓷层、银层、铜层，其中绝缘 层由绝缘布和导电胶拼接而成。2. 根据权利要求1所述的间隔型母线滤波器层状结构体，其特征在于：每层材料的厚 度均匀。3. 根据权利要求2所述的间隔型母线滤波器层状结构体，其特征在于：每层的横截面 为矩形。4. 根据权利要求3所述的间隔型母线滤波器层状结构体，其特征在于：以第十一层为 中心层，其余各层以中心层为中心呈对称分布。5. 根据权利要求3所述的间隔型母线滤波器层状结构体，其特征在于：所述导电胶位 于绝缘层的端部。6. 根据权利要求1至5所述的间隔型母线滤波器层状结构体，其特征在于：所述陶瓷 层所采用的陶瓷的介电常数为2000F/m~10000F/m。
【专利摘要】本发明公开了一种间隔型母线滤波器层状结构体，由二十一层层状材料叠加而成，从第一层到第二十一层分别是铜层、银层、陶瓷层、银层、绝缘层、镍层、铜层、镍层、绝缘层、银层、陶瓷层、银层、绝缘层、镍层、铜层、镍层、绝缘层、银层、陶瓷层、银层、铜层，其中绝缘层由绝缘布和导电胶拼接而成。结构体中包含2个差模电容单元和1个共模电容单元，根据集肤效应和邻近效应，能够实现噪声电流和工作电流的自然分离，利用镍的高损耗特性，实现对噪声电流一定的损耗，同时具有电容、电感对噪声的反射作用。
【IPC分类】H01P1/20
【公开号】CN104979606
【申请号】CN201510430735
【发明人】王世山, 王文涛
【申请人】南京航空航天大学, 台达电子企业管理（上海）有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月21日