[发明专利]集成共模电感、差模电感及差模电容的平面EMI滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及集成共模电感、差模电感及差模电容的平面EMI滤波器，属于滤波器领域。

背景技术

随着电力电子技术和电力系统的发展，使得开关电源技术也在不断地改革和创新。目前，开关电源以其小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，已成为当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。由于开关电源的dv/dt,di/dt很高，因此产生了很大的电磁干扰，严重污染了电磁环境。这些干扰可以分为传导干扰和辐射干扰，而EMI滤波器是解决该问题的有效途径之一。

以往的分立元件所集成的EMI滤波器元件数量多、体积大、寄生参数大，严重影响了滤波器的高频性能，因此渐渐的已被各种集成EMI滤波器所取代。现今，主要的集成型EMI滤波器主要有一下几种；矩形平面EMI滤波器，环形平面EMI滤波器，母线型EMI滤波器以及基于柔性带材的集成EMI滤波器。其中前三种均以硬质陶瓷材料为基板，质地脆，但能获得稍大的电容值；后者介电常数低，电容值小，但其连接方式灵活。总而言之，将平面磁集成技术应用于EMI滤波器，大大提高集成化和小型化的同时，可以有效减小其高频寄生参数。

平面集成EMI滤波器的概念最早是由弗吉尼亚理工大学提出的，其中，YingLin Zhao博士提出了一种广义传输线理论，通过该理论可以较好的预测平面感容(简称LC)结构的高频特性，Rengang Chen博士在此基础上设计了应用于开关电源系统的平面EMI滤波器。图1A是EMI电源滤波器的平面磁集成结构，图1B是其基本单元LC结构，该滤波器不仅减小了体积，大大提高了功率密度，并且减小了高频的寄生参数。但该种滤波器也存在一定的不足之处，电流在直角拐角处分布很不均匀，严重影响滤波器性能。因此，有人在此基础上提出了环形平面EMI滤波器，有效的改善了电流分布，但该种滤波器的集成方式与矩形平面EMI滤波器相同，即集成LC结构主要实现共模电感、差模电感及共模电容的集成，而差模电容靠独立的差模电容器来实现。从结构优化的角度来看，源阻抗和负载阻抗一定的情况下，该种集成结构组成的EMI滤波器由于差模电容独立取值大，有利于对差模干扰的抑制，但是，对于共模噪声较大的电路，这种结构的滤波器由于共模电容小而无法达到很好的滤波效果。同时，以往的平面EMI滤波器通外部连线，无法实现片与片间的无缝连接，漏感较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种环形平面EM I滤波器，该滤波器两个共模电容之间、共模电容与集成感容结构之间、两个集成感容结构之间均通过导电过孔连接，实现了各模块之间的无缝连接，使得共模电感、差模电感和差模电容三参数集成于一体，解决了现有技术中滤波器漏磁多、体积大、滤波效果差的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

集成共模电感、差模电感及差模电容的平面EMI滤波器，包括罐型磁芯、平板磁芯、共模电容、集成感容结构、漏感层，其中共模电容与集成感容结构组成感容单元，两个感容单元之间通过漏感层隔离，且对称设置于漏感层的两边，漏感层两边的集成感容结构顺向耦合串联，每个感容单元包括依次顺向连接的至少两个共模电容与一个集成感容结构，漏感层一边的共模电容作为滤波器的输入端、漏感层另一边的共模电容作为滤波器的输出端，共模电容、集成感容结构均包括陶瓷基板及螺旋线圈，罐型磁芯与平板磁芯分别设置于整个滤波器的两端，陶瓷基板上设置多个过孔，螺旋线圈的两端均连接导电过孔，漏感层设置与陶瓷基板上多个过孔对应的绝缘过孔，两个共模电容之间、共模电容与集成感容结构之间、两个集成感容结构之间均通过导电过孔连接。

所述每个感容单元包括两个共模电容及两个集成感容结构，分别为第一共模电容、第二共模电容、第一集成感容结构、第二集成感容结构，其中，第一共模电容、第二共模电容、第一集成感容结构、第二集成感容结构依次通过导电过孔连接，漏感层两边的第二集成感容结构之间通过导电过孔连接。

所述共模电容为平板电容。

所述陶瓷基板上的多个过孔均匀分布于陶瓷基板的边缘。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、与现有技术相比，由于陶瓷基板采用高介电常数的CCTO材料，可获得较大的电容值，使得差模电容可参与集成，且通过多片LC单元的串并联可进一步增大共模电感和差模电容，使其满足设计要求。

2、通过导电过孔连接各模块实现了各个单元片之间的“无缝”连接，螺旋线圈全部包含在磁芯内部，提高了导体的利用率，并且易于安装。