[发明专利]一种滤波电容器寄生电感的消除装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种元器件寄生参数的消除装置，特别是涉及一种滤波电容器寄生电感 的消除装置。

背景技术

电容器工作在高频条件下，其等效模型由自身电容C₁₁、等效电感L₁₁及等效电阻R₁₁串联构成，如图1所示。由于寄生电感的存在，电容支路上会发生谐振，高于谐振频率 的阻抗特性表现为感性，这使得电容器对高频噪声的旁路作用骤减，从而降低了电容器 的高频性能。

为了改善电容器的高频特性，国内外学者对电容器寄生电感的消除，尤其是EMI 滤波器中的电容器寄生电感的消除做了大量研究，目前在该技术领域，发展出了两种方 法：

其一，为多电容器并联方法，电容器的寄生电感和寄生电阻因并联而变小。弗吉尼 亚理工大学Wang S.提出了一种电容器交叉并联的结构，经电路等效后，可将滤波电 容器的寄生电感消除。但是电容并联需要增加电容器数量，使得EMI滤波器的体积变大。

其二，采用耦合电感法抵消滤波电容器的寄生电感。

图2所示为2007年出现了一种消除EMI滤波器差模电容器寄生电感的新方法，(专 利号：US 7180389B2)，它利用一个3/4匝的线圈L₂₁紧贴在电容器C₂₂的一侧，使得此 线圈与这个电容器的寄生电感L₂₂的互感等于此寄生电感L₂₂，从而消除电容器寄生电感 的影响，提高整个滤波器的高频特性。但是对于不同的电容器制作3/4匝线圈时存在较 大的离散性，因此不易控制它与电容器寄生电感的互感值。

图3A所示为美国学者T.C.Neugebauer等提出了一种消除电容器寄生电感的结构， 图中线圈301为上层PCB绕线，302为下层PCB板绕线，在O点处由过孔连在一起，将 其安装在电容器的下方。此种方法在不增加EMI滤波器物理体积的情况下，应用两个平 面螺线圈的互感有效地消除了电容器的寄生电感，这为EMI滤波器寄生效应研究开辟了 新的途径。图3B为沿着M-N线的截面图，上下两线圈301和302正对分布，二者间的 分布电容C₃₁较大，因此将会带来二次寄生效应问题，影响消除效果。

发明内容

发明目的：

本发明的目的是为了提供一种电容器寄生电感的消除装置，与现有技术相比，在消 除电容器寄生电感时，减小了附加消除装置之后带来的二次寄生电容。

发明内容：

本发明为实现上述发明目的，采用如下技术方案，

一种滤波电容器寄生电感的消除装置，包括印刷电路板、上层平面螺旋线圈、下层 平面螺旋线圈，所述印刷电路板上表面设置上层平面螺旋线圈，印刷电路板下表面设置 下层平面螺旋线圈，印刷电路板上还设置第一过孔、第二过孔，所述上层平面螺旋线圈 与下层平面螺旋线圈交错排布，上层平面螺旋线圈的异名端与下层平面螺旋线圈的同名 端通过第一过孔相连；第一过孔连接电容器的第一引脚、第二过孔连接电容器的第二引 脚。

本发明滤波电容器寄生电感的消除装置所述上层平面螺旋线圈、下层平面螺旋线圈 分别由i_m个半径依次按绕线宽度增大的半圆型PCB绕线首尾相接而构成，其中i_m为正 整数，i_m根据寄生电感的大小确定。

本发明的上、下层平面螺旋线圈包含的半圆型PCB绕线个数可以相同，也可以不同。 所述上下层平面螺旋线圈中半径相同的半圆PCB绕线镜像对称，从而使得上下层平面螺 旋线圈交错排布。然后上下层平面螺旋线圈通过一个过孔E串联在一起，形成一个顺向 耦合结构，即上下层螺旋线圈中的电流流向相同。同时过孔E作为放置电容器一个引脚 之用，根据所述电容器的寄生电感值，通过控制上下层线圈中半圆型PCB绕线的个数， 使得互感与寄生电感值相等。

有益效果：

本发明采用了上述平面PCB绕线交错结构，使得本发明不仅不会增加滤波器的体积 和成本，而且上下两层绕线的正对面积减小，有效降低了消除装置的二次寄生电容对电 容器高频特性改善的影响。

本发明提供的电容器寄生电感的消除装置可以方便控制上下层线圈之间的互感。