集成EMI滤波器原理与设计

利用柔性多层带材,提出了一种Electromagnetic Interference(EMI)滤波器的集成结构。该结构单独设计了差模绕组,并将滤波器中所有无源元件都集成在同一磁心中。文章通过建立集成滤波器的分布模型,从差、共模电流分布和磁路的角度,分别阐述了差、共模电感的集成原理,并给出了计算公式和集成结构的设计要点。实验部分比较了在不同差模电感下,差模插入损耗特性和EMI测试结果。实验表明,集成滤波器比分立滤波器体积更小,高频特性改善显著。     

基于覆铜箔层压板的无源集成EMI滤波器设计

一种基于CCL交错并联的平面无源集成EMI滤波器结构,运用此结构可将共模电感,差模电感,共模电容集成为一个元件;相比传统EMI滤波器,集成的EMI滤波器实现了电容等效串联电感的最小化。给出了相关参数的计算,仿真集成EMI滤波器和传统EMI滤波器的共模插入损耗。最后制作了实验样机并得出了实验结果,验证了所提结构的正确性与可行性。     

基于交错多地层结构的平面磁集成EMI滤波器设计

逆变器作为光伏并网发电系统中重要的功率转换装置,其开关频率提高带来的电磁兼容问题不可忽视。传统分立电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)滤波器的电感和电容体积大,导致功率密度低。对EMI滤波器的无源器件采用磁集成技术,将多个磁性元件绕组集成在一个磁性结构上,对于减少磁元件数量、缩减磁元件尺寸、降低损耗和成本具有重要意义。文中通过选择合适的磁心将共模电感和差模电感的印刷电路板平面线圈集成在一个磁心上,实现平面磁集成。通过插入电介质板和层连接方式的规划,集成滤波电容,进一步减小EMI滤波器体积。通过搭建单相逆变器实验平台,对平面磁集成的EMI滤波器进行实验分析,验证所提方法的可行性。     

基于积木式交错并联的平面全集成EMI滤波器

为了减少电磁干扰(EMI)滤波器的体积,提高开关电源的功率密度,提出一种基于积木式交错并联的平面全集成EMI滤波器。根据差、共模噪声的频段分布规律,采用温度稳定性较高的薄膜介质材料进行交错并联来实现共模电容的集成,采用电气性能较稳定的Ⅱ类陶瓷材料X7R来实现差模电容的集成,采用PCB绕组来实现共模电感和差模电感的集成,给出了平面全集成EMI滤波器高频差、共模等效电路及其插入损耗的计算公式。仿真和实验验证了所提出的平面全集成EMI滤波器的有效性及其高频差、共模等效电路和插入损耗公式的正确性。     

环形平面EMI滤波器差模电感的提取与实现

平面EMI滤波器是电力电子系统小型化、模块化和集成化的一条有效途径,其差模电感是由两个具有对称结构的共模电感产生的漏感实现。作为抑制EMI差模传导干扰噪声的重要部件,差模电感必须得到精确计算和设计。本文求解了应用于环形平面EMI滤波器中共模电感之间漏感计算的解析表达式,建立了漏感提取的数值计算模型,并通过计算与测量结果将两种方法进行了比较。在此基础上,分析了共模电感绕组主要结构尺寸对漏感值的影响,总结了设计中调整漏感值的途径。本文实现了该类漏感结构,实验结果说明建立的数值模型的精确性,调整漏感值措施的可行性,为平面滤波器差模电感的实现提供有益指导。     

一种新型的平面无源集成EMI滤波器结构

为了减小电磁干扰(EMI)滤波器的体积,提高开关电源的功率密度,提出一种堆积式交错并联平面无源集成EMI滤波器结构,将滤波器的共模电感、差模电感、共模电容和差模电容集成为一个单元模块,解决了现有结构难于集成大电容的问题,减小了集成电容的等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL);在考虑共模电感的等效并联电容(EPC)和共模电容的ESL以及它们的ESR情况下,建立了平面无源集成EMI滤波器的高频共模等效电路模型;利用二端口网络的A参数矩阵推导了插入损耗的计算公式。仿真和实验表明了该结构的有效性,以及高频模型和插损公式的正确性。     

一种双磁芯差共模电感集成EMI滤波器

滤波电感集成是减小EMI滤波器体积的重要方法之一。在此提出了一种双磁芯差共模电感集成的EMI滤波器结构,分析了共模与差模电感的集成原理,利用磁路分析推导了集成共模与差模电感计算公式,给出了差共模集成电感的设计方法,并分析了磁芯磁阻不平衡对差共模电感的影响,给出了磁阻不平衡应满足的范围。利用二端口模型建立了差共模电感二端口等效电路,并利用A参数矩阵推导了集成EMI滤波器插入损耗。利用有限元分析提取了差共模电感的高频参数,并与实验样机测试结果进行了对比,结果表明有限元分析法获取的参数可以用于理论分析。利用频谱分析仪测试了集成EMI滤波器样机插入损耗测试曲线,测试曲线与计算和仿真曲线对比结果表明,二端口建模理论分析的正确性与二端口等效电路的准确性。     

基于柔性多层金属箔的单相全集成EMI滤波器建模、分析与设计

在电力电子变换器高频化发展的驱动下,电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题更加凸显。因此,EMI滤波器成为了电力电子系统的重要组成部分,其优化设计对未来工业应用有着深远影响。文中以SiC-MOSFET单相逆变器为设计对象,研究一种基于UU型磁芯和柔性多层金属箔(flexible multi-layer foils,FMLFs)的EMI滤波器全集成设计方案。FMLFs由电气层、电介质层及绝缘层构成,通过合理设计FMLFs绕组结构及适当安排其端口接线方式,可将EMI滤波器的所有滤波元件集成在一个磁芯单元。以共模(common-mode,CM)滤波元件集成设计为基础,本研究根据不同的差模(differential-mode,DM)衰减需求依次设计3种EMI滤波器全集成结构——CM电感&电容型、CM电感&电容-DM电容型及CM电感&电容-DM电感&电容型。在Maxwell-ANSYS环境下,利用有限元仿真对所设计方案进行可行性分析。最后,通过实验测试验证该方案的可行性和有效性。     

应用于平面EMI滤波器集成LC元件寄生电容的提取

为有效预估和分析平面EMI滤波器的高频特性,必须考虑平面电感的寄生电容对滤波器高频性能的影响.本文分别建立了应用于平面EMI滤波器集成LC元件的2D和3D有限元静电场模型来计算各匝间的寄生电容,由此得到PCB导线组成的多匝平面绕组的集总参数模型,进一步得到平面绕组的等效并联电容.讨论了介电常数对匝间电容的影响,并分析了...     

椭圆形平面无源集成EMI滤波器的特性研究

为了减小开关电源的体积,提高功率密度,提出一种椭圆形平面LC线圈结构的平面无源集成电磁干扰EMI(electromagnetic interference)滤波器。通过对矩形、椭圆形平面LC线圈进行有限元仿真,对比其综合因素确定了椭圆形平面LC线圈作为EMI滤波器的基本组成单元,并基于该结构实现了无源集成EMI滤波器。在考虑共模电感的寄生电容和共模电容的寄生电感以及它们的等效电阻情况下,建立了平面无源集成EMI滤波器的高频等效电路模型;利用二端口网络A参数矩阵推导了插入损耗的计算公式。仿真和实验表明了该结构的有效性,以及高频模型和插入损耗公式的正确性。     

反激变压器传导共模EMI特性分析

为了研究反激变压器传导共模EMI特性的问题,在分析反激电源传导共模噪声传输机理基础上,提出了变压器可视为共模滤波器的新观点。通过理论分析变压器的容性效应,明确了影响变压器共模噪声抑制能力的关键因素,优化设计变压器绕组结构,改变原副边绕组间的容性分布参数,可改善变压器的传导共模EMI特性。最后,通过一台反激电源样机进行了实验验证,实验结果表明优化变压器绕制方式或连接方式,可有效抑制电路的共模噪声。     

电能质量调节器电磁干扰产生原因及解决方法

电磁干扰严重影响着电能质量调节器的工作效率.以一种典型的电能质量调节器,即注入式混合型有源电力滤波器(Injected Type Hybrid Active Power Filter,简称ITHAPF)为例,阐述了其结构和工作原理,重点讨论了干扰产生的原因及其解决办法.通过使用缓冲回路和共模滤波器来抑制逆变器的开断电压尖峰和输出的共模电压.最后通过搭建的实验平台对所提出的方法进行了验证.实验结果表明了理论分析的正确性.     

非隔离逆变器交直流侧共模干扰耦合抑制

在非隔离的逆变系统中往往需要在逆变器直流侧和交流侧放置电磁干扰滤波器,以往学者主要是研究直流侧或交流侧滤波器的拓扑结构、参数设计等,但对于交流侧和直流侧EMI滤波器两者之间的耦合作用缺少分析.通过分析共模噪声在两侧EMI滤波器之间的耦合特性,在交流侧采用一种浮地结构的EMI滤波器,改变了共模噪声的流通路径.实验结果表明...     

基于合成扼流圈的开关电源EMI滤波器设计

为改善传统EMI滤波器的滤波性能,分析并采用了合成扼流圈来替代传统分立扼流圈,并根据滤波器阻抗失配原理,通过分析LISN网络与噪声源的阻抗特性,分别对共差模等效电路进行分析与设计,提出了基于合成扼流圈的开关电源EMI滤波器设计方法.试验结果证明,此方法是有效的,并已成功地应用在燃料电池轿车用DC/DC变换器的控制电路板设计中.     

高频开关电源有源EMI滤波器应用研究

以反激式开关电源为研究平台,详细分析了开关电源中电磁干扰的问题,尤其是共模传导电磁干扰。重点研究基于运算放大器的有源共模传导EMI的抑制方法,并比较采用有源共模EMI滤波器和不采用有源共模EMI滤波器的实验原理及EMI水平。实验证明了该有源EMI滤波器工作稳定,滤波效果良好。     

一种有源共模EMI滤波技术研究

实现了一种用于开关电源的有源EMI共模滤波器方案,并在一个半桥电路的基础上应用这种方案,对整机做了EMI传导测试。分析与实验结果也验证了有源滤波器的使用对开关电源的共模传导干扰抑制的有效性。