基于差模电感集成的EMI滤波器分析与设计
2024-07-03 11:02:36
来源：电子变压器与电感网
随着电力电子装置朝着高频化发展，电力电子装置中的开关管和非线性无源元件都会造成电磁干扰[1]。在差模噪声为主的开关电源中，传统的共模扼流圈一般以其漏感作为差模电感，感值往往只有共模电感感量的0.1%~2%[2]，无法满足差模噪声的抑制要求。通常做法是外加单独的差模电感来加强对差模噪声的抑制效果，但也增加了EMI滤波器的体积和重量，限制了EMI滤波器小型化的发展。文献[3]针对传统共模扼流圈漏感较小的问题提出采用大环套小环的磁芯结构，此方法可以在不需要通过增大共模扼流圈体积显著提升差模电感感量，进一步提升对差模噪声的抑制效果。但共模扼流圈内部窗口体积有限，限制了差模电感的设计。文献[4]在文献[3]的基础上进一步做出了改进，提出在环形共模扼流圈磁芯内放至一个低磁导率且抗饱和能力强的螺旋形磁芯，实现共模电感和差模电感的解耦。
近些年来一些学者提出了使用PCB绕组和平面磁芯来代替传统的分立磁元件， 可显著降低EMI滤波器的高度[5]，在电感感量大以及大功率场合中，会增大平面电感的尺寸。还有学者提出采用柔性多层金属箔代替铜导线的EMI滤波器集成方案，但这种方案对于工艺要求较高，适用范围有限[6]。
基于此，本文提出一种差模滤波电感的磁集成结构，建立了差模插入损耗的数学模型，在此基础上理论分析磁集成差模电感的耦合系数对滤波器差模噪声抑制能力的影响，确定了解差模耦集成的设计方案。在保证对差模噪声抑制效果不变的前提下，磁集成方案较原始方案有效减小了滤波器的体积。
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