基于柔性多層繞組的集成EMI濾波器
3、集成結(jié)構(gòu)本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/188960.htm
如圖5所示為一種柔性多層帶材的圖形描述,由兩層導(dǎo)體、一層介質(zhì)及一層絕緣組成。當把這種帶材繞制在磁心上,就可以同時得到一定的電感和電容。
我們提出的基于柔性多層帶材繞組的集成EMI結(jié)構(gòu)如圖6所示。采用一組UU(或UI)磁心,在磁心的兩個柱上分別繞了一個柔性多層帶材繞組。這樣的一種結(jié)構(gòu)可以把共模電感、差模電感和共模電容集成為一個元件。按照圖7所示的連接方法,加上外加的差模電容,就可以得到一個完整的EMI濾波電路。
集成EMI濾波器的等效電路如圖8所示,虛線框中的電路部分為集成元件的等效電路。兩個柔性繞組通過磁心形成的閉合磁路耦合形成共模電感LCM,每個繞組中的兩層銅箔與中間的介質(zhì)層形成共模電容CCM,且由于差模電感通常只有共模電感1%大小,所以可以利用兩個繞組漏感實現(xiàn)。而如果漏感比所需要的差模電感小時,可以采用一些增大漏感的方法。
如圖9所示給出了4種增大漏感的方法。圖9(a)在基本結(jié)構(gòu)的頂部增加一個U形磁心,它的邊柱上分別繞有若干匝導(dǎo)線用于實現(xiàn)差模電感,它與基本結(jié)構(gòu)的主磁心公用一部分磁路。采用這種方法可以很容易的得到所需的差模電感,代價是整個濾波器的高度和體積都有所增加。由于可以利用漏感來實現(xiàn)DM電感,所以可以采用一些減小兩個柔性繞組之間的耦合系數(shù)的方法,使得漏感增大。圖9(b)~(d)所示為基于此的不同實現(xiàn)途徑。如增加低磁導(dǎo)率材料的中柱、增加帶氣隙的中柱或者在兩邊繞組外包裹導(dǎo)磁帶材都可以實現(xiàn)這個目標。
圖9. 增加差模電感的方法
下面將給出一些重要的公式和限制條件?;谶@些公式,可以根據(jù)選定的參數(shù)設(shè)計合適的集成EMI濾波器。
共模電感計算:
這里µeff磁心的等效相對磁導(dǎo)率,n為匝數(shù),Ae磁心有效截面積,le為等效磁路長度。
差模電感由繞組間的漏感實現(xiàn)。由于差模電流磁通在主磁路中絕大部分互相抵銷,因此磁通密度的限定值由DM電感和電流峰值決定:
這里B為DM電感形成的磁通密度。它必須小于磁心材料的飽和磁通密度以防止磁心飽和。
共模電容:
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