CN101226820A - 柔性电路板实现的emi滤波器中共模电感与差模电容集成结构 - Google Patents

柔性电路板实现的emi滤波器中共模电感与差模电容集成结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开的柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构包括：由第一磁芯和第二磁芯形成的闭合磁路，在闭合磁路的磁芯柱上绕有筒状多层并联柔性电路板，所说的筒状多层并联柔性电路板由位于两个绝缘层之间的2N个铜箔层和2N－1个绝缘介质层相互交错叠置形成的板材绕制构成，N为正整数，且所有奇数层铜箔的首端短接、末端短接，所有偶数层铜箔的首端短接、末端短接。由于柔性电路板具有很好的柔软性能，可以弯折卷曲，可以方便的绕在磁芯上，实现电感和电容的集成，而通过筒状多层并联柔性电路板可以增大集成差模电容值。应用本发明有利于进一步减小EMI滤波器体积，提高电力电子变换器功率密度。

Description

柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构
技术领域
本发明涉及无源元件集成结构，具体涉及柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容元件集成结构。
背景技术
目前，电力电子设备发展趋势是模块化和小型化，这就要求尽可能减小电力电子设备中每个元器件的体积。作为电力电子设备中的必要组成部分之一，传统的电磁干扰(EMI)滤波器存在着分立元件数量多，空间利用率低，体积大的问题，成为电力电子设备进一步小型化过程中的瓶颈之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构，以减小滤波器的体积。
本发明的柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构，
包括由第一磁芯和第二磁芯形成的闭合磁路，在闭合磁路的磁芯柱上绕有筒状多层并联柔性电路板，所说的筒状多层并联柔性电路板由位于两个绝缘层之间的2N个铜箔层和2N-1个绝缘介质层相互交错叠置形成的板材绕制构成，N为正整数，且所有奇数层铜箔的首端短接、末端短接，所有偶数层铜箔的首端短接、末端短接。
本发明中，所说的闭合磁路可以是三磁芯柱闭合磁路，也可以是二磁芯柱闭合磁路，三磁芯柱闭合磁路由均呈“E”形的两个磁芯构成；或者由一个呈“E”形的磁芯和另一个呈“I”形的磁芯构成。二磁芯柱闭合磁路由均呈“U”形的两个磁芯构成；或者由一个呈“U”形的磁芯和另一个呈“I”形的磁芯构成。
本发明中，所说的绝缘介质层是柔性的电容介质材料，如采用有机薄膜电容介质材料。
本发明的共模电感与差模电容无源元件集成结构中，筒状多层并联柔性电路板的所有奇数层铜箔和所有偶数层铜箔通过置于其间的绝缘介质层形成电场耦合构成EMI滤波器中差模电容，所有奇数层铜箔和所有偶数层铜箔通过闭合磁路相互磁场耦合构成EMI滤波器中共模电感。采用此种多层并联柔性电路板可以在不增加绕组长度的同时实现更大的差模电容。
本发明的共模电感与差模电容集成结构利用柔性电路板可实现EMI滤波器中差模电容、共模电感的集成。由于柔性电路板具有很好的柔软性能，可以弯折卷曲，因此可以方便的绕在磁芯柱上，实现电感和电容的集成，而通过筒状多层并联柔性电路板可以增大集成差模电容值。应用本发明有利于进一步减小EMI滤波器体积，提高电力电子变换器功率密度。
附图说明
图1是本发明的第一种具体结构示意图；
图2是本发明的第二种具体结构示意图；
图3是构成多层并联柔性电路板的板材的横截面；
图4是N＝1的多层并联柔性电路板的板材的横截面；
图5是图4板材绕制的筒状多层并联柔性电路板的俯视图；
图6是一种实现EMI滤波器的等效原理图；
图7是另一种实现EMI滤波器的等效原理图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参照图1，本发明的柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构，包括由第一磁芯1和第二磁芯2构成的闭合磁路。图示实例中，第一磁芯1和第二磁芯2均呈“E”形，或者也可以是其中之一为“E”形，另一个呈“I”形，共同构成三磁芯柱闭合磁路。磁芯中柱上绕有筒状多层并联柔性电路板3。
图2所示为本发明的另一种柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构。包括由第一磁芯1和第二磁芯2构成的闭合磁路。图示实例中，第一磁芯1和第二磁芯2均呈“U”形，或者也可以是其中之一为“U”形，另一个呈“I”形，共同构成二磁芯柱闭合磁路。两个磁芯柱上分别绕有筒状多层并联柔性电路板3。
图3为构成筒状多层并联柔性电路板的板材横截面示意图，其中N可以按需要为1、2、3...等任何正整数，图示实例N＝3。筒状多层并联柔性电路板由位于两个绝缘层14、26之间的6个铜箔层15、17、19、21、23、25和5个绝缘介质层16、18、20、22、24相互交错叠置形成的板材绕制构成。所有奇数层铜箔的首端短接、末端短接，所有偶数层铜箔的首端短接、末端短接。
图4是N＝1的多层并联柔性电路板的板材的横截面，在两个绝缘层5、9之间具有两个铜箔层6、8和一个绝缘介质层7。由该板材绕制的筒状多层并联柔性电路板如图5所示。其中，绝缘介质层7可采用有机薄膜电容介质材料。在第一铜箔6的首端11和末端13以及第二铜箔8的首端10和末端12分别焊接有与外电路连接的焊盘。
实际应用中，根据需要筒状多层并联柔性电路板可为一圈或为同心式绕制一圈以上。
图6是EMI滤波器原理图，图中虚线框内为图1所示共模电感与差模电容集成结构等效电路图，图1所示的结构，筒状多层并联柔性电路板形成二个共模电感和一个差模电容。采用本集成结构实现的共模电感27、28、差模电容31与外加的分立共模电容33、34，差模电感29、30以及另一外加分立差模电容32一起构成完整的EMI滤波器。图中35连接地点，36、37、38、39为与外电路连接的焊盘。
图7是EMI滤波器原理图，图中虚线框内为图2所示共模电感差模电容集成结构等效电路图，图2所示的结构，每个筒状多层并联柔性电路板形成二个共模电感和一个差模电容。采用本集成结构实现的共模电感40、41、44、45，差模电容46、47与外加的分立共模电容48，49，差模电感42、43一起构成完整的EMI滤波器。图中50连接地点，51、52、53、54为与外电路连接的焊盘。

Claims (7)

1.柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构，其特征在于包括：由第一磁芯(1)和第二磁芯(2)形成的闭合磁路，在闭合磁路的磁芯柱上绕有筒状多层并联柔性电路板，所说的筒状多层并联柔性电路板由位于两个绝缘层之间的2N个铜箔层和2N-1个绝缘介质层相互交错叠置形成的板材绕制构成，N为正整数，且所有奇数层铜箔的首端短接、末端短接，所有偶数层铜箔的首端短接、末端短接。
2.根据权利要求1所述的柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感差与模电容集成结构，其特征在于第一磁芯和第二磁芯均呈“E”形，构成三磁芯柱闭合磁路。
3.根据权利要求1所述的柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构，其特征在于第一磁芯和第二磁芯中的一个呈“E”形，另一个呈“I”形，构成三磁芯柱闭合磁路。
4.根据权利要求1所述的柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构，其特征在于第一磁芯和第二磁芯均呈“U”形，构成二磁芯柱闭合磁路。
5.根据权利要求1所述的柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构，其特征在于第一磁芯和第二磁芯中的一个呈“U”形，另一个呈“I”形，构成二磁芯柱闭合磁路。
6.根据权利要求1所述的柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构，其特征是N＝1。
7.根据权利要求1或6所述的柔性电路板实现的EMI滤波器中共模电感与差模电容集成结构，其特征在于绝缘介质层是柔性的电容介质材料。
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