[发明专利]一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种母线型EMI滤波器。 

背景技术

EMI滤波器是抑制开关电源传导电磁干扰的有效手段之一。随着功率变换器工作频率和功率密度的不断提高，使得功率变换器向着小型化、集成化、高频化方向发展，这对EMI滤波器的体积和性能提出了更高的要求。传统的分立型EMI滤波器电感、电容分开放置，空间利用率较低、寄生参数较大，高频性能差，因此，EMI滤波器的集成化成为未来的发展趋势。 

目前美国电力电子研究中心(CPES，Center for Power Electronic System)在该领域的研究具有核心地位，一定程度上代表了电力电子集成领域研究的主流方向。CPES曾提出一种以矩形“感容”(LC)集成模块为基础模块的平面型EMI滤波器，但是矩形LC集成模块中，电流在导线直角拐角处分布不均匀，影响了滤波器的性能，也导致其不适用于大功率场合。之后人们提出了环形LC集成模块的平面型EMI滤波器，有效解决了导线直角拐角处电流分布不均匀的问题，但为了提供足够的共模电感，整个LC集成模块都放置在一个罐形磁芯中，不利于热量的发散，也不适用在大功率场合。为了适应大功率场合，CPES提出将母线和EMI滤波器相结合的母线型EMI滤波器，在母线的基础上，通过叠合多层材料，实现了电容集成，但由于母线的直线型结构，等效匝数为1匝，共模电感难以达到要求，在此基础上，有人们提出在外面套上多个磁芯来提高共模电感，然而，一方面多个磁芯会增大了母线型EMI滤波器空间体积，另一方面由于匝数为1匝，套上磁芯后共模电感的增加幅度有限，对于共模干扰较大的电力电子设备难以满足共模电感要求，限制了其应用范围。 

本课题组在此基础上提出一种新型的母线型EMI滤波器，能够很好的集成共模电感，使得母线型EMI滤波器适用更多的场合。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种提供较大差、共模电感的母线型EMI滤波器，能够适用更广泛的功率变换器场合。 

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案： 

一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器，包含直线型电容母线集成模块、以及线圈磁芯电感模块，其中： 

所述线圈磁芯电感模块由U型磁芯、第一线圈、第二线圈和I型磁芯构成，所述第一线圈、第二线圈绕向相同并分别套在U型磁芯的两个磁柱上；所述U型磁芯和I型磁芯组成闭 合磁路； 

所述第一线圈的一个端口、第二线圈的一个端口分别和直线型电容母线集成模块一端的两个母线端口相连；所述直线型电容母线集成模块另一端的两个母线端口和第一线圈103的另一个端口、第二线圈的另一个端口组成所述母线型EMI滤波器的输入/输出端口； 

所述线圈磁芯电感模块的电感为共模电感、漏感为差模电感； 

所述线圈磁芯电感模块套在所述直线型电容母线集成模块上。 

作为本发明一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器进一步的优化方案，所述直线型电容母线集成模块包含11层材料结构，从第一层到第十一层分别为：第一镍层、第一高介电常数材料层、第二镍层、第一铜层、第三镍层、第二高介电常数材料层、第四镍层、第二铜层、第五镍层、第三高介电常数材料层、第六镍层，整个结构以第六层的第二高介电常数材料层为对称轴对称； 

所述第一铜层、第二铜层为导通工作电流的母线； 

所述第一镍层、第一高介电常数材料层、第二镍层构成共模电容； 

所述第五镍层、第三高介电常数材料层、第六镍层构成共模电容； 

所述第三镍层、第二高介电常数材料层、第四镍层构成差模电容； 

所述第一镍层、第六镍层在工作时接地。 

作为本发明一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器进一步的优化方案，所述各个高介电常数材料层采用陶瓷材料。 

作为本发明一种共模电感增强结构的母线型EMI滤波器进一步的优化方案，所述陶瓷材料为BaTiO₃或者CaCu₃Ti₄O₁₂。 

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果： 

1.和传统的EMI滤波器和母线分开放置不同，本课题组提出了将EMI滤波器和母线相结合的母线型EMI滤波器，能够减小体积，提高功率密度； 

2.在外套磁芯上绕线圈，能有效的增大电感，弥补直线型结构电感不足的缺陷，使其能够满足各类功率变换器的设计要求。 

附图说明