基于柔性多层绕组的集成EMI滤波器
这里εr为介质的相对介电常熟,l为绕组的总长度,w为导体宽度,d为介质的厚度。
介质的厚度必须要满足其击穿电压大于最大电源电压的限制条件。
绕组总长度计算公式为:
这里a和b为磁心柱截面的边长,d为绕组厚度,n为绕组的匝数。
柔性绕组的厚度d和宽度w要满足如下的限制条件:
d wcore/2n (6)
这里wcore 是磁心窗口宽度;
w hcore (7)
这里 hcore 是磁心窗口高度。
4、磁心材料非线性的影响
根据如图10所示的一种铁氧体磁心材料的复磁导率曲线,磁导率的实部表示电感元件的阻性部分也就是损耗,虚部代表感性部分。可以看到随着频率的增加,磁导率的实部和虚部并不是一根直线,存在着与频率有关的非线性。
铁氧体磁心材料的复磁导率计算公式如下:
L0表示当相对磁导率为1时的电感值:
图11. 共模电感理论与测试阻抗曲线
由于EMI滤波器的有效工作频率为150kHz~30MHz,必须考虑磁心材料的非线性特性。否则对于集成EMI滤波器的模型分析在高频时将与实际情况差别较大,也就失去了分析的意义。图11中给出了CM电感的计算与测试阻抗曲线,其中分别给出了考虑磁心非线性和不考虑磁心非线性的阻抗曲线。可以看到,考虑磁心非线性的模型在高频段与测试曲线吻合的更好。
5、实验
根据前面提出的集成结构与方法,设计并制作了一个集成EMI滤波器的样机,图12中给出了它的照片。磁心选用的为东磁的UF33,材料为R10K,初始磁导率为10000。在磁心的两个边柱上分别绕制了一个柔性多层带材绕组,匝数为19匝。此绕组由4层带材结构组成:
评论