[发明专利]一种EMI滤波器磁集成结构设计方法

说明书

本发明涉及一种EMI滤波器磁集成结构设计方法，在EMI滤波器的整流桥前、后分别设置差模电感L_dm1和L_dm2，所述差模电感L_dm1和L_dm2集成在一个全解耦磁芯上。该方法有利于在保证噪声抑制效果的前提下，进一步减小滤波器的体积。

技术领域

本发明属于滤波器领域，具体涉及一种EMI滤波器磁集成结构设计方法。

背景技术

近些年来，以碳化硅和氮化镓为代表的宽禁带电力电子器件相继问世并得到越来越广泛的应用，使得整个电力电子学科进入了高速发展的新时期。然而，电力电子器件在高速开通和关断过程中往往会引起较大的电磁干扰噪声，这不仅会影响电气设备的正常工作，还会污染电网，故研究如何抑制电磁干扰具有重要的意义。

EMI无源滤波器，以结构简单、设计方便与成本低等优点，被广泛用于抑制电磁干扰。EMI滤波器可以有效抑制功率变换器的传导电磁干扰噪声，其抑制机理主要是通过在L线与N线上串联滤波电感来增大噪声传输路径上阻抗以及并联滤波电容来旁路电磁干扰噪声，使得电源产品能够满足相关的电磁兼容标准。

目前功率变换器正朝着高频、高功率密度、高效率以及低电磁干扰的方向发展，这对EMI滤波器的设计带来很大的挑战。随着电磁干扰的增大，工程上常用的做法是增大滤波电感感量和电容容值，或者增加滤波器的阶数来满足电磁兼容要求，但这势必会增大滤波器的重量和体积，这与高功率密度方向背道而驰。

现有主要的滤波器结构包括：1)滤波器放交流侧。如图1所示的滤波器，L_cm1与L_cm2为共模扼流圈，L_dm为差模滤波电感。其中L_cm1负责抑制高频段的噪声，共模感量一般较小，所以作为其漏感的差模感量更小，在差模滤波器分析中可以忽略；而L_cm2则负责抑制低频段的噪声，共模感量一般很大，由此获得较大的漏感(L_k)来与L_dm、C_x1、C_x2和C_B组成二阶差模滤波器，以此获得更好的差模噪声抑制效果。2)滤波器放交流侧和直流侧。如图2所示是在图1所示滤波器拓扑结构上进行的改进，将图1中交流侧的C_X2与L_dm放在整流桥后与整流滤波电容C_B构成π型滤波。与交流侧安规电容相比，直流侧可以使用体积更小的薄膜电容，因此这种拓扑结构被广泛的采用。上述两种滤波器拓扑结构中L_cm2共模感量一般都很大，这是为了获得更大的漏感来抑制差模噪声。在噪声传输路径中，EMI滤波器中的共模电感与变压器原副边共模分布电容C_Q在电路结构上是等效串联的，在共模噪声抑制中可通过调整EMI滤波器的共模电感的感量来抑制共模噪声，同理也可以通过调整变压器C_Q来抑制共模噪声。随着对平面变压器EMI特性研究的深入，目前有许多方法可以获得较小变压器C_Q。所以，这样共模电感的感量可以做到很小，为了获得更大的漏感去采用体积和感量都很大的共模扼流圈L_cm2是很不划算的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种EMI滤波器磁集成结构设计方法，该方法有利于在保证噪声抑制效果的前提下，进一步减小滤波器的体积。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种EMI滤波器磁集成结构设计方法，在EMI滤波器的整流桥前、后分别设置差模电感L_dm1和L_dm2，所述差模电感L_dm1和L_dm2集成在一个全解耦磁芯上。