专利名称：一种emi滤波器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁兼容EMC领域，是一种能有效地抑制传导电磁干扰的滤波器 (EMI滤波器)，特别是一种采用θ型磁心差模-共模复合电感器的EMI滤波器。
背景技术：
现今，从家用和商用电器、电气照明、医疗设备、电动工具、测试仪器至计算机、网 络通讯、自动控制等广泛领域所使用的各种电气器具、电子设备和装置，都必需在其电源输 入端装置EMI滤波器，以抑制传导电磁干扰，使其本身产生的电磁干扰不至于对电磁环境 造成污染，亦使来自电磁环境的电磁干扰不至于影响其正常的工作。EMI滤波器的设计，必须在一定的频带范围内将传导电磁干扰的电平抑制在各类 相应的EMC标准所规定的限定值以下，使产品通过EMC认证。如图1所示，为一种简单的EMI滤波器，它由共模电感器‘、电阻器R、电容器Cx、 CY、Cr所组成。如图2所示，为一种较完整的EMI滤波器，它由差模电感器Ldm、一共模电感器Lcm、 电阻器R、电容器CX1、CX2、CY、Cr所组成。当干扰电平较高时，为使产品通过EMC认证，除增 大共模电感以增强对共模干扰电平的抑制外，在滤波网络中加入差模电感器对抑制差模干 扰电平有明显的效果。但是，在滤波器网络中加入差模电感器将导至滤波器的体积、重量、成本和损耗增 加。由于EMI滤波器的使用范围非常广泛，其使用数量又极其庞大，故改善EMI滤波器的性 能，减少其体积、重量、成本和损耗，是一个重要的研究课题。
实用新型内容为了改善现今EMI滤波器的性能，减少其体积、重量、成本和损耗，本实用新型提 供了一种采用9型磁心差模-共模复合电感器(Differential Modeand Common Mode Combination Choke，简称 DCCC)的 EMI 滤波器。本实用新型提供一种如图4所示的EMI滤波器，所述EMI滤波器由差模-共模复 合电感器(DCCC)、第一电阻(R)、第一电容(Cx)、第二电容(Cy)和第三电容(Cy,)所组成，其 中所述第一电阻(R)和第一电容(Cx)并联于所述差模-共模复合电感器(DCCC)的输入 端；所述第二电容(Cy)和第三电容(Cy,)串联于所述差模-共模复合电感器(DCCC)的输入 出端，(Cy)与(Cr)的串联结点接地。本实用新型实施例提供的EMI滤波器与图1中的EMI滤波器相比较，因DCCC具有 较大的差模电阻值，而使其对差模干扰电平有较强的抑制作用；与图2中的EMI滤波器相比 较，则因可省去一个差模电感器，而减少了滤波器的体积、重量、成本和损耗。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为简单的EMI滤波器的电路图；图2为较完整EMI滤波器的电路图；图3A、图3B分别为圆形和长圆形θ型磁芯DCCC的结构示意图；图4为采用一只DCCC的EMI滤波器的等效电路图；图5Α、图5Β为θ型磁心DCCC的原理图，图5Α为共模干扰电流作用下的DCCC，图 5Β为差模干扰电流作用下的DCCC ；图6Α、图6Β为现有磁环共模电感器的原理图，图6Α为共模干扰电流作用下的磁环 共模电感器，图6Β为差模干扰电流作用下的磁环共模电感器；图7Α、图7Β为实用新型实施例所采用的θ型磁心开槽磁环的外形图；图8Α、图8Β为实用新型实施例所采用的θ型磁心磁桥的外形图；图9Α-图9D为实用新型实施例所采用的DCCC成品的外形图，图9Α、图9Β为立式， 图9C、图9D为卧式；图10Α、图IOB为本实用新型实施例EMI滤波器模块的外形图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型专利的保护范围。为了改善现今EMI滤波器的性能，减少其体积、重量、成本和损耗，本实用新型提 供了一种采用9型磁心差模-共模复合电感器(Differential Modeand Common Mode Combination Choke，简称 DCCC)的 EMI 滤波器。所述θ型磁心是一种新型的复合磁心，如图3Α所示，它是由在内圆对径方位开了 两个槽的圆形磁环301和插在槽中的磁片302 (称为磁桥)所组成；或是如图3Β所示，由在 内圆横向对径方位开了两个槽的长圆形磁环301和插在槽中的磁桥302所组成。因复合磁 心形似希腊字母“ θ ”，故称为“ θ型磁心”。θ型磁心的材质选用μ i ^ 10000的高磁导率 软磁铁氧体，其表面喷涂环氧树脂绝缘层。如图3A、图3B所示，所述DCCC是由θ型磁芯和在磁芯上绕制的两个圈数相同、绕 向一致的共模线圈303a、303b所构成。DCCC除具有符合设计要求的共模电感值Lcm外，还 具有较大的差模电感值Ldm，一般Ldm ^ 0. 05Lcm。本实用新型实施例所提供的EMI滤波器，其电路图如图4所示，所述EMI滤波器 由差模-共模复合电感器(DCCC)、第一电阻(R)、第一电容(Cx)、第二电容(Cy)和第三电容 (Cr)所组成，其中所述第一电阻(R)和第一电容(Cx)并联于所述差模-共模复合电感器 (DCCC)的输入端；所述第二电容(Cy)和第三电容(Cy,)串联于所述差模-共模复合电感器 (DCCC)的输出端，(Cy)与(Cr)的串联结点接地。其中，电阻R、电容(^和Cy可根据EMI滤 波器技术条件的要求，按常规在下列范围内选取R= 1-2MQ，CX = 0. 1-1.0 μ F，Cy彡IOnF ；而DCCC则为本实用新型EMI滤波器的核心器件，应根据EMI滤波器的工作电流和所需共模 电感值的大小来进行设计和制造。图4为只采用了一只DCCC的EMI滤波器的等效电路图， 图中分立的差模电感Ldm和共模电感Lqi与DCCC的Ldm和Lqi等值。与图1中的EMI滤波器 相比较，因DCCC具有较大的LDM，而使其对差模干扰电平有较强的抑制作用；与图2中的EMI 滤波器相比较，则因可省去一个差模电感器，而减少了滤波器的体积、重量、成本和损耗。由于θ型磁心中的连接磁环内圆对径方位的磁桥形成了一条磁分路，使在θ型 磁心上绕制两个共模线圈所构成的DCCC，除具有符合设计要求的共模电感值外，还具有较 大的差模电感值。如图5Α、图6Α所示，在共模干扰电流作用下的DCCC与现有的磁环共模电感器一 样，共模干扰电流流经图5Α或图6Α中的两个线圈303a、303b所产生的磁通304，在磁环内 301内的方向一致，磁通304与两个线圈303a、303b交链，因磁路的磁阻小而具有大的共模 电感值L。m。但在差模干扰电流作用下的DCCC则与现有的磁环共模电感器不同，如图5B、 图6B所示，差模干扰电流流经两个线圈303a、303b所产生的磁通304，在磁环301内的方 向相反，故每个载流线圈只产生与自身交链的漏磁通，在DCCC中，如图5B所示，漏磁通304 的磁路经磁环301的一半和磁桥302而闭合，因磁阻较小而具有较大的差模电感值(即漏 电感值)Ldm,而在磁环共模电感器中，如图6B所示，漏磁通304的磁路经磁环301的一半 和空气而闭合，因磁阻很大而只有很小的差模电感值。本实用新型所采用的DCCC，其差模 电感值与共模电感值之比为=LdmZIqi ^ 5%，而一般磁环共模电感器此比值仅为Ldm/Lcm = (0. 5-1. 5) %。本实用新型实施例的有益效果采用了本实用新型提供的以DCCC作为滤波电感器的新型EMI滤波器，因一只DCCC 相当于现有EMI滤波器中分立的差模电感Ldm和共模电感Lqi两只电感器，而带来了如下的 有益效果1、减小了 EMI滤波器的体积、重量和线路板的面积；2、节省了原材料，降低了成本；3、减少了损耗，使EMI滤波器的效率提高，温升降低；4、改善了 EMI滤波器的性能，减少了对电磁环境的污染。本实用新型实施例的设计方法1、根据EMI滤波器的技术要求，选择元件R、Cx、Cy的参数。2、DCCC的设计方法1)根据EMI滤波器的工作电流I㈧和所需的共模电感值Lqi(H)的大小，选择θ 型磁心的材质和尺寸。2)计算DCCC共模线圈的圈数N 设所选定的θ型磁心的电感系数为AL(nH/N2)(AL值由磁心的生产厂家提供)， 则3)选取铜线的直径dCu:设铜线的并绕根数为n，当选取电流密度为jCu(A/mm2)时[0043]dCu =1.13(mm)
一V nJol其中，Jcu的选取必须保证DCCC的温升不超过国际标准IEC 1046的规定。例如设计V = 115/250V, I = 3A, Lcm = 2. 7 X ICT3H 的 EMI 滤波器。1、选择R、CX、CY的参数(电阻R、电容Cx和Cy可根据EMI滤波器技术条件的要求， 按常规在下列范围内选取R = 1-2ΜΩ，Cx = 0. 1-1. 0 μ F，Cy ( IOnF)，例如R= 1. OM Ω 0. 25WCx = 0. 22 μ F 275VacCy = 4. 7nF 275Vac2、DCCC的设计计算1)选择θ型磁心的材质和尺寸，例如磁环和磁桥的材质采用μ i = 10000的高磁导率软磁铁氧体。图7A-图7B所示为本实用新型实施例中θ型磁心开槽磁环的外形和几何尺寸 外圆半径8. 0mm，内圆半径4. 8mm，高7. 8mm，槽宽2. 1mm，槽深1.2mm。图8A-图8B所示为本实用新型实施例中θ型磁心磁桥的外形和几何尺寸长 11. 6mm,宽 7. 8mm,厚 2. Imm0将磁桥插入磁环槽中并在其表面喷涂环氧树脂绝缘层，复合的θ型磁心，其电感 系数 AL = 5000ηΗ/Ν2 士 30%。2)计算共模线圈的圈数N = J^~
\ ALxlO-9二 J丄7JL1AL
V 5000 χ IO"9 23圈3)选取铜线的直径线圈用单线绕制，η = 1选用电流密度jCu = 15A/mm2‘=1.13 丄
V nJcu=1.13,—^--Vlxl5[0066]W 0.5 mm[0067]4) DCCC样品的测试结果[0068]共模电感(OlOKHz IOOmV 25°C )LCM = 2. 6mH[0069]差模电感(OlOKHz IOOmV 25°C )LDM = 0. 12mH[0070]直流电阻(@25 °C )DCR = 53m Ω[0071]绕组温升(<M0°C ) ΔΤ = 56°C[0072]本实用新型实施例的生产流程[0073]1、备齐所需的电阻、电容元件R、Cx、和CY。2、DCCC的生产流程1)在θ型磁心磁桥两侧的窗口，用η根直径为deu的漆包铜线，绕制两个绕向一 致、圈数为N的共模线圈；2)将组件安放在底座上，并将共模线圈的引线焊接在指定的针脚上；3)测试电气参数及外观检查。DCCC成品的外形图如图9A-图9D所示，DCCC可做成立式(图9A、图9B)或卧式 (图9C、图9D)，供用户选择。3、将DCCC、R、CX、和Cy等元件，按图4所示的电路图，可在各种电气器具、电子设备 和装置的主机线路板的电源输入端，组装成EMI滤波器。4、将DCCC、R、Cx、和Cy等元件，按图4所示的电路图组装后，放入金属外壳，再与 IEC插座、或IEC插座带保险丝、或IEC插座带保险丝和开关组装成可安装在各种电气器具、 电子设备和装置的电源输入端使用的EMI滤波器模块。如图10A、图IOB所示，为本实用新型实施例EMI滤波器模块(带IEC插座901、保 险丝902、开关903和金属外壳904)的外形图。以上所述的具体实施方式
，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式
而已，并不用于 限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替 换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种EMI滤波器，其特征在于，所述EMI滤波器由差模一共模复合电感器(DCCC)、第一电阻(R)、第一电容(CX)、第二电容(CY)和第三电容(CY’)所组成，其中所述第一电阻(R)和第一电容(CX)并联于所述差模 共模复合电感器(DCCC)的输入端；所述第二电容(CY)和第三电容(CY’)串联于所述差模 共模复合电感器(DCCC)的输出端，(CY)与(CY’)的串联结点接地。
2.根据权利要求1所述的EMI滤波器，其特征在于，所述差模-共模复合电感器由θ 型磁心和在θ型磁心上绕制的两个共模绕线圈所构成。
3.根据权利要求2所述的EMI滤波器，其特征在于，所述θ型磁心由在内圆对径方位 开了两个槽的圆形磁环和插在槽中的磁桥所组成。
4.根据权利要求2所述的EMI滤波器，其特征在于，所述θ型磁心由在内圆横向对径 方位开了两个槽的长圆形磁环和插在槽中的磁桥所组成。
5.根据权利要求3或4所述的EMI滤波器，其特征在于，所述θ型磁心的材质为 μ i彡10000的高磁导率软磁铁氧体。
6.根据权利要求5所述的EMI滤波器，其特征在于，所述θ型磁心的表面喷涂有环氧 树脂绝缘层。
专利摘要本实用新型实施例提供了一种新型的EMI滤波器，所述EMI滤波器由差模-共模复合电感器(DCCC)、第一电阻(R)、第一电容(CX)、第二电容(CY)和第三电容(CY’)所组成，其中所述第一电阻(R)和第一电容(CX)并联于所述差模-共模复合电感器(DCCC)的输入端；所述第二电容(CY)和第三电容(CY’)串联于所述差模-共模复合电感器(DCCC)的输出端，(CY)与(CY’)的串联结点接地。本实用新型提供的EMI滤波器对差模干扰电平有较强的抑制作用，且因可省去滤波网络中的差模电感器，而减少了EMI滤波器的体积、重量、成本和损耗。
文档编号H01F27/24GK201656765SQ20102012236
公开日2010年11月24日 申请日期2010年2月12日 优先权日2010年2月12日
发明者何可人 申请人:Emif科技有限公司