磁性材料在EMI濾波器中的應用

摘要：磁性材料是EMI濾波器的關鍵材料。文章簡單介紹了EMI濾波器所用磁性材料的特點，詳細分析了共模濾波電感和差模濾波電感所用磁芯的基本特性，給出了共模濾波電感磁芯和差模濾波電感磁芯的溫度特性。
關鍵詞：EMI；濾波器；磁性材料；共模；差模

0 引言
開關電源一般都采用脈沖寬度調制(PWM)技術，其特點是頻率高，效率高，功率密度高，可靠性高。然而，由于其開關器件工作在高頻通
斷狀態(tài)，高頻的快速瞬變過程雖然能完成正常的能源傳遞，但卻是一種電磁騷擾源。它產生的EMI信號有很寬的頻率范圍，又有較高的幅度，因而會嚴重影響其他電子設備的正常工作。

1 EMI濾波電路
開關電源的開關頻率及其諧波的主要表現(xiàn)是電源線上的干擾，稱之為傳導干擾。傳導干擾分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是由載流導體與大地之間的電位差產生的，其特點是兩條線上的干擾信號電壓是同電位同相的；而差模干擾則是由載流導體之間的電位差產生的，其特點是兩條線上的干擾信號電位相同，但相位相反。事實上，針對不同的干擾信號，EMI濾波電路也分為抗共模干擾濾波電路和抗差模干擾濾波電路，圖1所示是其濾波電路。

圖l中，LC1、LC2、Cy1、Cy2構成共模濾波電路。LC1和LC2為共模濾波電感，而Ld1、Ld2、Cx1、Cx2則可構成差模濾波電路，Ld1和Ld2為差模濾波電感。在這個濾波電路中，共模濾波電感和差模濾波電感起著舉足輕重的作用，其性能優(yōu)劣直接決定EMI濾波器的成敗，而共模濾波電感和差模濾波電感的性能好壞主要是由磁芯的特性所決定，所以，分析EMI濾波器中所用的磁芯特性，其意義相當重大。
一般而言，磁性材料根據(jù)其特性及應用可分為軟磁、硬磁、壓磁等，其中軟磁應用最為廣泛，幾乎所有感性器件(電感、變壓器、傳感器
等)都離不開軟磁材料，目前，濾波電感應用最多的磁芯也是軟磁材料。磁性材料的選擇除了要正確選擇其基本的磁參數(shù)(如Bs、μi、Tc)外，
還要仔細選定它們的電特性(如電阻率、頻寬、阻抗等)。根據(jù)EMI濾波器的特點，共模濾波電感和差模濾波電感的磁芯選擇應遵守以下幾點：
第一、初始磁導率要高(μi>2000)；
第二、要有低矯頑磁力Hc，以減小磁滯損耗；
第三、電阻率ρ高，以減小高頻下的渦流損耗；
第四、ωc要高，適當?shù)慕刂诡l率可以展寬頻段；
第五、Tc要高，以適應各類工作環(huán)境；
第六、應具有某一特定的損耗頻率響應曲線，這樣，在需要衰減EMI信號的頻段內其損耗較大，因而可以把EMI衰減到最低電平，而在需要傳輸信號的頻段內損耗應較小，這樣，信號容易通過。