[发明专利]共模电磁噪声注入网络及有源电磁干扰滤波器

说明书

本发明涉及一种共模电磁噪声注入网络及有源电磁干扰滤波器，该共模电磁噪声注入网络包括注入件和共模回路；其中，所述注入件至少具有共模电磁噪声分量输入端和回路端；所述共模电磁噪声分量输入端用于输入共模电磁噪声分量；所述回路端与所述共模回路中的任意一点连接，用于注入所述共模电磁噪声分量；所述注入件有且仅包括电容组或有且仅包括绕组电感。

技术领域

本发明涉及滤波技术领域，尤其是涉及一种共模电磁噪声注入网络及有源电磁干扰滤波器。

背景技术

图1是用电设备与供电系统的连接示意图，如图1所示，随着用电设备越来越普及，用电设备产生的高频电磁噪声不仅会影响周边的电子设备，而且会影响供电系统。因此，1996年欧盟推行电磁兼容(简称“EMC”)法规要求，强制要求利用公共电网的电子设备必须满足相关EMC法规限值要求。其中，供电系统可以是交流供电系统，也可以是直流供电系统。

图2为现有无源EMI滤波器的应用示意图，如图2所示，为满足EMC法规中的电磁干扰(简称“EMI”)，几乎所有的用电设备都会采用由无源器件构成无源EMI滤波器，串接于用电设备和供电系统之间，以抑制用电设备中的电磁噪声，满足EMI法规限制的要求，避免影响供电系统。

图3为现有共模EMI滤波器的示意图，如图3所示，无源EMI滤波器的典型结构是由共模EMI滤波器和差模EMI滤波器组成，其中共模EMI滤波器由共模电感L_cm和C_Y电容组成。图4为现有差模EMI滤波器的示意图，如图4所示，差模EMI滤波器由差模电感L_dm和C_X电容组成。

虽然，无源EMI滤波器可以抑制电磁噪声，满足EMI法规限制的要求，避免影响周边电子设备和供电电网，但是，它的串接会导致很多问题：

其一，损耗严重：在抑制微弱的uA级电磁噪声时，需要同时承受用电设备的负载电流，从而导致额外的损耗和发热，降低用电设备的能效和可靠性；

其二，体积庞大：为承受用电设备负载电流，必然会导致共模电感和差模电感体积增大，甚至超过用电设备功能性电路的体积，变得本末倒置；

其三，成本增加：为满足不同频段的电磁噪声抑制的需要，通常需要采用不同磁材的共模电感来抑制不同频段的电磁噪声，这样必然导致多级滤波架构，最终导致无源EMI滤波器成本增加，体积进一步增大，同时也导致更多的损耗和发热；

其四，近场耦合：由于无源器件体积大和杂散参数的影响，高频段出现电磁噪声近场耦合和谐振，造成滤波效果达不到设计预期。

图5为现有有源EMI滤波器的概念示意图，如图5所示，为解决上述传统的无源EMI滤波器的缺陷，有源EMI滤波器的概念结构被提出，有源EMI滤波器会采集后级用电设备产生的电磁噪声电流或电压信号，通过增益放大后实现闭环反馈，以达到噪声抑制的目的。

经检索国内外专利数据库，有源EMI滤波器已有两项相关专利。该两项专利都采用在常规的共模电感上加第3个耦合绕组来提取流经共模电感的共模电磁噪声，经过增益放大处理后，通过电容注入到包括大地或者外壳组成的共模回路，来实现共模噪声的抑制。

但是，由于共模电感的3个绕组不能达到完全耦合，总是会存在3%~5%左右的漏感，从而在耦合到共模电磁噪声的同时，也耦合到部分的差模电磁噪声，混杂在共模电磁噪声中一起被放大处理，注入到共模回路中，最后导致由于混入差模电磁噪声引起的新共模电磁噪声，从而达不到预期的共模电磁噪声的抑制效果。