CN101369480B - Emi滤波器的磁集成装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种EMI滤波器的磁集成装置及其制备方法，该装置是以一个一体化的磁芯代替EMI内的多个磁芯，所述一体化的磁芯可由“田”字型磁芯中垂直的中间的磁芯条在中点位置的上方和下方分别留有空隙δ1和δ2而获得，该磁芯上绕制四只线圈，分别位于外围两条垂直磁条的两端，位于同一条磁条的上线圈的相近的抽头相连；其制备方法为用一只制模生产四个相同的“E”字母形磁芯，在其上绕制线圈后将四个“E”形磁芯合并而成。本发明的优点是，结构简单，生产简单，成本较低，性价比高。

Description

EMI滤波器的磁集成装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及EMC电磁兼容与传导干扰的滤波器，特别是一种EMI滤波器的磁集成装置及其制备方法。
背景技术
电气设备的电源线，既把电能从电源传到设备，也可能传递电气干扰。电气干扰包含：电源线之间的干扰(差模干扰Ex)；以及电源线对地(GND)之间的干扰(共模干扰Ey)；为了阻挡差模干扰，须用差模电感Lx与共模电容Cx组成差模滤波器；为了阻挡共模干扰，须用共模电感Ly与共模电容Cy组成共模滤波器。把差模滤波器与共模滤波器组合成为EMI滤波器。
为了阻挡电源端的干扰不传进电器设备，同时，又要阻挡设备内部由于瞬变过程产生干扰传到电源端，须要双向EMI滤波器，见图1所示。
图1是在一个金属盒子(法拉第屏蔽盒子)内部的EMI拓扑示意图，输入端子L和N，以及外接地线GND端子，输出OUT+和OUT-端子。
外接电源UIN经熔断丝(FS)——负温度系数电阻(缓冲限流)RZCT，经绝缘端子接到盒内，盒中Rv是压敏电阻，泄放电源浪涌之用，共模电感Ly与共模滤波电容Cy滤除共模干扰，两组共模滤波器，旨在既不让进线共模干扰进入设备，也不让设备的共模干扰从OUT+和OUT-端反馈造成对电网的污染公害。在两组共模滤波器之间，是两级差模电感Lx组成双串级π形差模滤波器，抵抗外来差模干扰，也抵抗内部发生的差模干扰。
TVS1和TVS2是差模浪涌吸收功能，TVS0是共模浪涌吸收功能，一旦浪涌电压把TVS击穿，由于“撬棍效应”把压敏电阻Rv两端电压提升，使Rv由高电阻突变为低电阻，把熔丝(保险丝)FS烧断，起到断开电源保护作用。
输出端子可以不接内部底板(零电位0)双端悬浮供电给设备，也可以选择“正搭铁”(OUT+接地)或者“负搭铁”(OUT-接地)向设备供电。
图1是较完善的EMI拓扑示意图，图1中有四个磁芯电感和六个线圈，成本较高，成为制约图1性价比的关键，所以，虽然图1有双向滤波的优异性能，为降低成本，仍有必要用“磁集成”的办法，加以简化，来提高图1性价比竞争能力。
发明内容
本发明目的是提供一种EMI滤波器的磁集成装置及其制备方法。
本发明通过以下技术方案达到上述目的，以一个一体化的磁芯代替多个EMI磁芯，所述一体化的磁芯可由“田”字型磁芯中垂直的中间的磁芯条在中点位置的上方和下方分别留有空隙δ1和δ2而获得，即三条互相平行的水平磁条和两条垂直磁条封闭围成长方形而成，其中三条互相平行的水平磁条中，上面一条有向下的突起，下面一条有向上的突起，中间一条有向上和向下和突起，该三条磁条的突起在水平位置上的投影相同。该磁芯上绕制四只线圈，分别位于外围两条垂直磁条的两端，位于同一条磁条的上线圈的相近的抽头相连。
该磁芯对于中心的水平线是轴对称的，可从对称轴位置剖开成相同的两半，该两半的每一半又可以从各自中心的水平对称轴剖开成相同的两半，即字母“E”的形状。整个磁芯的制造可用一只模具按其四分之一，即该“E”形磁芯制模生产，绕制线圈后将四个“E”形磁芯合并而成。
本发明的优点是，结构简单，生产简单，成本较低，性价比高。
附图说明
图1为传统较完善的有双向滤波功能的EMI拓扑示意图。
图2为图1中四个磁芯六个线圈的示意图。
图3为图2等效磁集成结构示意图。
图4为图2的磁芯的生产示意图。
具体实施方式
下面结合各附图和实施例对本发明的技术方案进一步详细描述。
对照图1，其中包括第一个共模电感Ly11//Ly12与Cy11和Cy11组合成输入端共模滤波器；第二个共模电感Ly21//Ly22与Cy21和Cy22组合成为输出端共模滤波器；在上述两组共模滤波器中间，插入两只不饱和磁芯差模电感Lx1及Lx2，与Cx1、Cx2、Cx3、Cx4组成双π型差模滤波器，图1的EMI滤波器既能阻挡电源方向的干扰往输出端传播，又能阻挡电气设备发生的干扰传播向输入端，不会产生电网干扰公害。
然而，图1性能虽然较好，但是，由于图1的磁芯较多，为了简单直观起见去掉其他非磁性元件，如图2所示，需要两只磁环B1和B2作共模电感，并需要两只工字型磁芯作差模电感Lx1和Lx2，显然，图1的成本高，体积大，重量不轻，性价比不良，实际上难以推广应用。而一般受成本、体积、重量等制约，不得不把图1简化，只保留其中部分磁性元件，于是，失去图1优异的双向滤波功能。
图2用两个高导磁率磁环B1和B2做成两个共模电感。另又用两只工字磁芯做两只不饱和的差模电感Lx1和Lx2。仍是图1的四磁芯六线圈拓扑。
图3只用一个特殊形状的磁芯，和对称的四只线圈，分别代表Ly11、Ly12、Ly21、Ly22，可以省去Lx1和Lx2，因为有空气隙δ1和δ2的磁路结构，在线圈中形成较大的漏电感，无形中就等效了图2的工字电感Lx1和Lx2。Lx1＝Lx11+Lx12，Lx1＝Lx21+Lx22。
图2是一个示意图，实际上对于安排磁芯的生产，以及穿绕绕组导线，都很困难，生产成本较高，而图4是用一只模子生产出半付磁芯，两套图4的磁芯合并，实现图3，就做出磁集成EMI模块了，也即用两套图4的平面磁芯，就可以实现图1的拓扑。
本发明最终是以图4的简单结构来实现图3的结构，而图4只需要简单的一个E字形模具生产磁芯，就可以实现图3复杂的异形磁芯，图3的四个绕组穿线绕制困难，而图4是E形开放结构，放置事先绕好的四个线圈十分容易。
本发明图4的异形E字形磁集成磁芯四片E字形装配成为图3的田字形磁芯，用于大电流等级EMI产品使用。而一般小电流等级EMI产品而言，只要绕线空位容纳得下两个线圈，也可直接用图4的两片E字型直接装配成为日字型，图4所示，依靠中间气隙δ的大小来获得所需漏磁电感，实现图3差模电感Lx11、Lx12、Lx21、Lx21、Lx22，等效于图2，实现图1复杂的，但性能良好的EMI双向滤波性能。
本发明用简单的E字形磁芯，在两个口字形绕线空位中安放两组共模线圈(或PCB制成多层平面绕组)，灵活调节中柱气隙，来获得所需的漏磁电感，隐形等效于图1中差模电感，实现图1性能优异的EMC双向滤波功能，同时在成本、体积、重量、可靠性等相比较，有较优异的性价比，具有实用意义。
1、传统E字磁芯的线圈是放置于中柱。而本发明图4是用特殊E字磁芯，两组共模线圈置于两边柱，利用中柱气隙，获得所需要差模电感，用简单结构实现图3复杂的磁集成功能。
2、选用不同配方的磁粉获得满足不同产品需要的磁芯。
3、设计不同尺寸的E字磁芯，满足不同电流不同线圈的需要。
4、设计不同间隙，获得所需的隐形差模电感。
5、上述基于图4的最简单结构，实现图1复杂的多磁芯电路是磁集成技术方法先进性的体现。

Claims (2)

1.一种EMI滤波器的磁集成装置，其特征在于以一个一体化的磁芯代替EMI内的多个磁芯，所述一体化的磁芯由“田”字型磁芯中垂直的中间的磁芯条在中点位置的上方和下方分别留有空隙δ1和δ2而获得，该磁芯上绕制四只线圈，分别位于外围两条垂直磁条的两端，位于同一条磁条上的线圈的相近的抽头相连。
2.制备权利要求1所述的EMI滤波器的磁集成装置的方法，其特征是所述“田”字型磁芯是先用一只制模生产四个相同的“E”字母形磁芯，在其上绕制线圈后将四个“E”字形磁芯合并而成。
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