基于差共模滤波器滤波电感集成的研究

基于差共模滤波器滤波电感集成的研究
本文在文献[1]所提出的差共模集成滤波器的基础上，通过改变磁芯的结构对差共模集成电感进行集成，减小滤波器无源器件的体积与高度，提高磁件的利用率，为电力电子的系统集成提供技术支持。文中推导出了集成磁件的等效电路，给出了集成磁件的设计结果。最后给出了实验结果，验证了本设计的有效性。
关键词：滤波器  磁集成 差模 共模
Abstract: Paper illustrates the integration of the common mode and differential mode integrated inductor based on the common mode and differential mode integrated filter in reference [1], it can attain the decreasing of the filter’s volume and height and the increasing of the utilized rate of the magnetic core, then provide the technical support. In this paper, equivalent circuit of integrated magnetic components was gained and its design results was given. At last, its experiment results proved this design’s validity.
Key words: filter   integrated magnetic   common mode   differential mode
   
1 引言
目前电源产品都是朝着频率高、体积小、重量轻的方向发展，这就要求尽量减小其内部每一个元器件的体积，因此EMI滤波器必须适应电源产品小型化的发展需求。为此，采用磁集成技术即采用磁件将滤波器中的差共模电感从结构上集成到一起，进而减少磁性元件的数量，减小体积，提高功率密度。

2  改进结构的引入
图1所示即为开关电源EMI滤波器的典型结构，它既可以滤除共模噪声，又可以滤除差模噪声。图中，L1和L2为两个单独的差模电感，其铁心为铁氧体棒或铁粉芯环，电感量一般为几十至几百微亨，C1和C4为差模电容，一般为陶瓷电容或聚乙酯薄膜电容，电容量一般选0.047~0.22微法，L1和L2，及C1和C4组成差模噪声滤波器，滤除差模噪声；L3和L4为共模电感，绕在同一个铁氧体环上，电感量约为几毫亨, C2和C3为共模电容，电容量约为几纳法，L3和L4 及C2和C3组成共模噪声滤波器，滤除共模噪声。图2是文献[1]提出的差共模集成滤波器，即将差共模电感集成到一起，其中大环采用的是高磁导率铁氧体材料，小环采用的是低磁导率铁粉芯材料。由于原结构需要两种磁芯材料，并且体积较大，现在将图2所示的结构作一下改进，如图3所示，磁芯材料为铁氧体，中间的闭合磁路磁导率很高，用来抑制共模噪声，两侧的带有气隙的磁路磁导率较低，相当于铁粉芯，用来抑制差模噪声。其中，可以通过改变两侧柱磁芯的长短来改变气隙的大小，进而改变差共模电感量。