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EMI滤波器的近场耦合特性分析与应用

2015-07-08 11:18:31 来源:《磁性元件与电源》2015年5月刊 作者:陈庆彬,陈 为

EMI滤波器是目前EMI抑制的重要手段,随着功率密度的逐步提高,器件间的距离越来越小。EMI滤波器的近场磁耦合严重,目前研究较少且尚无利用EMI滤波器的近场耦合来提高EMI滤波器低频段差模滤波性能的方法。本文提出了一种利用电容与电感发生串联谐振来提高EMI滤波器在谐振点附近的滤波性能的新方法。

1 引言

EMI滤波器是目前传导电磁干扰抑制的最后屏障,绝大部分的开关功率变换器要通过电磁干扰的标准均需借助于EMI滤波器的滤波功能,尤其在产品设计之初未进行EMI设计时,EMI滤波器是一种重要的补救措施。鉴于EMI滤波器的重要性,许多专家和学者都对EMI滤波器的分布参数及各元件间的耦合关系和相互影响进行了研究[1-6]

在开关电源中,EMI滤波器由于器件放置紧凑,如图1为EMI滤波器的一般结构,器件之间的相对较大存在着近场耦合效应的作用[7]。
 

目前业界主要把焦点集中在EMI滤波器元件分布参数的抵消提高EMI滤波器的高频性能上[1-6],而对EMI滤波器元件间的近场耦合研究较少,且尚无考虑利用EMI滤波器的分布参数来提高EMI滤波性的低频性能的方法和研究。由于EMI滤波器的低频性能直接决定了EMI滤波器的体积,提高EMI滤波器低频性能是解决EMI滤波器小型化的一种有效的手段。因此,开关电源中磁元件EMI特性及滤波器的近场耦合特性是EMI滤波器小型化的研究热点和有效的技术手段之一。

近场耦合包括:磁场耦合和电场耦合。在EMI滤波器中主要一般以磁场耦合为主[7-8]。磁场耦合是指:产生磁场的一方通过磁场将信号耦合到其它器件的过程。产生干扰磁场的器件为干扰体,而能被干扰磁场所耦合到的器件为被干扰体。在EMI滤波器中磁件和电容为主要的干扰体和被干扰体。磁场耦合主要发生在磁件之间、磁件与电容之间。

本文详细分析了EMI滤波器中的近场耦合效应和解耦方法,提出了一种提高EMI滤波器低频段差模滤波性能的新方法。并结合EMI滤波器的解耦等效电路提出了一种利用EMI滤波器的近场耦合特性来达到提高EMI滤波器在低频段差模滤波性能的方法。实验结果验证了理论分析的正确性和可行性。

详细资料见:http://www.snaxors.com/uploadfile/2015/0708/20150708112126450.pdf

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