基于柔性多层绕组的集成EMI滤波器

如图5所示为一种柔性多层带材的图形描述，由两层导体、一层介质及一层绝缘组成。当把这种带材绕制在磁心上，就可以同时得到一定的电感和电容。

我们提出的基于柔性多层带材绕组的集成EMI结构如图6所示。采用一组UU（或UI）磁心，在磁心的两个柱上分别绕了一个柔性多层带材绕组。这样的一种结构可以把共模电感、差模电感和共模电容集成为一个元件。按照图7所示的连接方法，加上外加的差模电容，就可以得到一个完整的EMI滤波电路。

集成EMI滤波器的等效电路如图8所示，虚线框中的电路部分为集成元件的等效电路。两个柔性绕组通过磁心形成的闭合磁路耦合形成共模电感LCM，每个绕组中的两层铜箔与中间的介质层形成共模电容CCM，且由于差模电感通常只有共模电感1%大小，所以可以利用两个绕组漏感实现。而如果漏感比所需要的差模电感小时，可以采用一些增大漏感的方法。

如图9所示给出了4种增大漏感的方法。图9（a)在基本结构的顶部增加一个U形磁心，它的边柱上分别绕有若干匝导线用于实现差模电感，它与基本结构的主磁心公用一部分磁路。采用这种方法可以很容易的得到所需的差模电感，代价是整个滤波器的高度和体积都有所增加。由于可以利用漏感来实现DM电感，所以可以采用一些减小两个柔性绕组之间的耦合系数的方法，使得漏感增大。图9（b）~（d)所示为基于此的不同实现途径。如增加低磁导率材料的中柱、增加带气隙的中柱或者在两边绕组外包裹导磁带材都可以实现这个目标。

图9. 增加差模电感的方法

下面将给出一些重要的公式和限制条件。基于这些公式，可以根据选定的参数设计合适的集成EMI滤波器。

共模电感计算：

这里µeff磁心的等效相对磁导率，n为匝数，Ae磁心有效截面积，le为等效磁路长度。

差模电感由绕组间的漏感实现。由于差模电流磁通在主磁路中绝大部分互相抵销，因此磁通密度的限定值由DM电感和电流峰值决定：

这里B为DM电感形成的磁通密度。它必须小于磁心材料的饱和磁通密度以防止磁心饱和。
共模电容：