一种元件间低耦合的emi滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种元件间低耦合的EMI滤波器，所述滤波器由电感线圈和滤波电容组成，将电容置于磁环电感内，电容的不同摆放位置会对滤波器的性能产生影响。通过调节电容的摆放方向，能够减小电感和电容之间的耦合。和传统EMI滤波器相比，在节约空间的同时，减小了电感线圈高频寄生电容对滤波性能的影响，提供了一种可应用于高功率密度且高频性能优异的EMI滤波方案。
【专利说明】一种元件间低耦合的EMI滤波器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子【技术领域】，尤其涉及一种元件间低耦合的EMI滤波器。
【背景技术】
[0002] EMI滤波器是开关电源中抑制传导电磁干扰经济有效手段。随着开关频率和功率 密度的不断提高，滤波器的体积也需要相应的减小，且对高频性能提出了更高的要求。传统 的EMI滤波器是将电容和电感分开放置，空间利用率低，电感线圈之间的寄生电容往往随 着电感线圈匝数的增加而增大，与电容之间的强耦合严重影响了滤波器的高频性能。针对 电感与电容之间的耦合问题，CPES提出将电感的绕制方向和电容垂直摆放，减小电感与电 容的耦合，亦研究了使两个电容垂直放置，可减小电容之间的耦合。以上方法不能有效减小 EMI滤波器的体积，且其高频性能较差。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的缺陷，提供一种元件间低耦合的 EMI滤波器，可以有效减小EMI滤波器的体积，改善其高频性能。
[0004] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案： 一种元件间低耦合的EMI滤波器，所述滤波器包括电容和圆形磁环电感，所述电容置 于所述圆形磁环电感内。
[0005] 作为本发明一种元件间低耦合的EMI滤波器进一步的优化方案，所述电容为安规 电容，所述圆形磁环电感为圆形磁环差模电感，其结构为差模结构。
[0006] 作为本发明一种元件间低耦合的EMI滤波器进一步的优化方案，所述安规电容摆 放在所述圆形磁环电感的轴对称线上，且其中心线与所述圆形磁环电感的轴对称线垂直。
[0007] 作为本发明一种元件间低耦合的EMI滤波器进一步的优化方案，所述圆形磁环电 感采用铁粉芯的圆环磁芯。
[0008] 作为本发明一种元件间低耦合的EMI滤波器进一步的优化方案，所述圆形磁环电 感由漆包铜线绕制在圆形磁环上构成差模电感。
[0009] 将电容置于磁环电感线圈内，电容的不同摆放位置会对滤波器的性能产生影响。 当电容摆放在圆形磁环电感的轴对称线上、且其中心线与圆形磁环电感的轴对称线垂直 时，能够使滤波器的滤波性能达到最佳。
[0010] 本发明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EMI滤波器相比，在节约空间的同时，减小了电感线圈高频寄生电容对滤波 性能的影响； 2. 提高电源的功率密度和高频性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是本发明EMI滤波器结构示意图； 图2是本发明EMI滤波器结构示意图背面； 图3是本发明EMI滤波器等效电路图； 图4是本发明HMI滤波器中的电感包含寄生电容的等效模型； 图5是本发明滤波器中的电感线圈的电流分布。
[0012] 图中，1-圆形磁环电感、2-安规电容、3-BNC接头、4-PCB板。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明： 本发明公开了一种元件间低耦合的EMI滤波器，所述滤波器包括电容和圆形磁环电 感，所述电容置于所述圆形磁环电感内。
[0014] 所述电容为安规电容，所述圆形磁环电感为圆环磁环差模电感，其结构为差模结 构。
[0015] 所述安规电容摆放在所述圆形磁环电感的轴对称线上，且其中心线与所述圆形磁 环电感的轴对称线垂直。
[0016] 所述圆形磁环电感采用铁粉芯的圆环磁芯。
[0017] 所述圆形磁环电感由漆包铜线绕制在圆形磁环上构成差模电感。
[0018] 如图1所示的实例，本发明中EMI滤波器由圆形磁环电感、安规电容、PCB板和BNC 接头组成。此EMI滤波器中，圆形磁环电感由圆环形铁粉芯磁芯和漆包铜线组成。当电感 匝数较少时，电感的转折频率高于30MHz，此滤波器与一般滤波器性能无差异，但可有效节 省空间。当电感圈数较多时，电感的寄生参数较大，电感的转折频率低于30MHz，通过图1所 示的摆放方式在节省空间的同时，可有效提高滤波器的高频性能。所述EMI滤波器的电感 为差模电感，电容为差模电容。
[0019] 电感中的圆形磁环可以根据实际参数需要，根据电容的大小，选用不同尺寸的磁 环，电感中的铜线等间距绕制对于匝数较多的紧密绕制可减小寄生参数，磁环采用的是铁 粉芯磁环。
[0020] 如图2所示为滤波器基板背面的PCB走线，黑色粗实线为电气线路。
[0021] 如图3所示，电感和电容都存在寄生参数，等效电路图中包括电感L，寄生电容 EPC，寄生电阻ESR;电容C，寄生电感ESL，寄生电阻ESR。在高频段圆形磁环电感寄生电容 对滤波效果影响较大。
[0022] 如图4所示为一个5匝线圈的电感包含寄生电容的等效模型，其主要寄生电容包 括线圈之间的寄生电容和线圈与大地之间的寄生电容。线圈中的电流由传导电流和寄生电 容引起的位移电流组成。
[0023] 如图5所示，在低频段，即电感的转折频率以下，电感中的电流以传导电流为主， 各线圈电流的差别可忽略不计。在高频段，位移电流起主导作用，使得各线圈之间流过的电 流产生较大差异。
[0024] 由毕奥-萨伐尔（Biot-Savart)定律：
【权利要求】
1. 一种元件间低耦合的EMI滤波器，所述滤波器包括电容和圆形磁环电感，其特征在 于，所述电容置于所述圆形磁环电感内。
2. 根据权利要求1所述的元件间低耦合的EMI滤波器，其特征在于，所述电容为安规电 容，所述圆形磁环电感为圆形磁环差模电感，其结构为差模结构。
3. 根据权利要求2所述的元件间低耦合的EMI滤波器，其特征在于，所述安规电容摆放 在所述圆形磁环电感的轴对称线上，且其中心线与所述圆形磁环电感的轴对称线垂直。
4. 根据权利要求2所述的元件间低耦合的EMI滤波器，其特征在于，所述圆形磁环电感 采用铁粉芯的圆环磁芯。
5. 根据权利要求2所述的元件间低耦合的EMI滤波器，其特征在于，所述圆形磁环电感 由漆包铜线绕制在圆形磁环上构成差模电感。
【文档编号】H03H7/01GK104104347SQ201410282136
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】王世山, 谢仁和, 邢丽冬 申请人:南京航空航天大学