CN103730244A - 一种电感器和emi滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及电磁兼容领域，特别涉及一种电感器和EMI滤波器，用以解决现有技术中存在的电感器的寄生参数比较大和寄生耦合参数比较大，以及EMI滤波器的高频性能比较差的问题。本发明实施例提供的电感器，包括穿孔平板磁矩阵和至少一根带有电磁干扰的导线；带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔。本发明实施例提供的EMI滤波器，包括上述所述的电感器。本发明实施例实现了减小电感器的寄生参数和寄生耦合参数，以及提高EMI滤波器的高频性能。

Description

一种电感器和EMI滤波器

技术领域

本发明涉及电磁兼容领域，特别涉及一种电感器和EMI滤波器。

背景技术

与电子设备连接的电源线是电磁干扰传入和传出电子设备的主要途径，现有技术中，一般采用在电子设备的电源进线处和/或电子设备的电源出线处加EMI（电磁干扰）滤波器的方法来实现抑制电磁干扰，传统的EMI滤波器是由分立的电感器和电容器构成。

电感器是由磁芯和线圈组成，分为共模电感器和差模电感器，电感器的磁芯有EE型、EI型、I型以及罐型等多种形状，线圈用于缠绕在磁芯上。现有技术中，由于要在EE型、EI型、I型或者罐型的磁芯上缠绕多层线圈，从而导致电感器的寄生参数比较大，针对共模电感，由于两组线圈共用磁芯，距离很近，而且每组线圈都有多层，因而导致电感器的寄生耦合参数比较大。

而针对包含上述电感器的EMI滤波器，由于电感器的寄生参数比较大以及寄生耦合参数比较大，从而使得EMI滤波器的谐振点比较低，进而EMI滤波器的高频性能比较差。

综上所述，目前电感器的寄生参数比较大以及寄生耦合参数比较大，包含上述电感器的EMI滤波器的高频性能比较差。

发明内容

本发明实施例提供的一种电感器，用以解决现有技术中存在的电感器的寄生参数比较大以及寄生耦合参数比较大的问题；

相应地，本发明实施例还提供的一种EMI滤波器，用以解决现有技术中存在的EMI滤波器的高频性能比较差的问题。

本发明实施例提供的一种电感器，包括穿孔平板磁矩阵和至少一根带有电磁干扰的导线；带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔。

本发明实施例还提供的一种电磁干扰EMI滤波器，包括上述的电感器。

在本发明实施例中，电感器包括穿孔平板磁矩阵和至少一根带有电磁干扰的导线；带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔，因为本发明实施例提供的电感器的穿孔平板磁矩阵相当于传统电感器的磁芯，本发明实施例提供的电感器的带有电磁干扰的导线相当于传统电感器的线圈，带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔相当于线圈缠绕磁芯，所以带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔实现电感器的功能，在本发明实施例中，一根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔相当于一个差模电感器，至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的相同的穿孔路径相当于一个共模电感器，由于可以只用一根导线形成一个差模电感器，可用两根导线形成一个共模电感器，实现了用一层导线形成电感器从而减小了电感器的寄生参数以及电感器的寄生耦合参数，另外，由于本发明提供的EMI滤波器包括具有较小寄生参数以及较小寄生耦合参数的电感器，从而使得EMI滤波器的谐振点升高了，进而提高了EMI滤波器的高频性能。

附图说明

图1为本发明实施例差模电感结构示意图；

图2为本发明实施例共模电感结构示意图；

图3为本发明实施例差模电感和共模电感结构示意图；

图4为本发明实施例穿孔路径示意图；

图5为本发明实施例穿孔数量示意图；

图6为本发明实施例EMI滤波器结构示意图。

具体实施方式

在本发明实施例中，电感器包括穿孔平板磁矩阵和至少一根带有电磁干扰的导线；带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔，因为本发明实施例提供的电感器的穿孔平板磁矩阵相当于传统电感器的磁芯，本发明实施例提供的电感器的带有电磁干扰的导线相当于传统电感器的线圈，带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔相当于线圈缠绕磁芯，所以带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔实现电感器的功能，在本发明实施例中，一根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔相当于一个差模电感器，至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的相同的穿孔路径相当于一个共模电感器，由于可以只用一根导线形成一个差模电感器，可用两根导线形成一个共模电感器，实现了用一层导线形成电感器从而减小了电感器的寄生参数以及电感器的寄生耦合参数，另外，由于本发明提供的EMI滤波器包括具有较小寄生参数以及较小寄生耦合参数的电感器，从而使得EMI滤波器的谐振点升高了，进而提高了EMI滤波器的高频性能。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

本发明实施例的电感器，包括穿孔平板磁矩阵和至少一根带有电磁干扰的导线；带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔。

其中，本发明实施例的穿孔平板磁矩阵可以根据需要设置为不同的空间几何体，其长度、宽度以及高度可以根据需要设定，较佳地，本发明实施例的穿孔平板磁矩阵为扁平的长方体结构，则采用该穿孔平板磁矩阵制作出的电感器具有平面化的特点，穿孔平板磁矩阵的高度越大，带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔产生的电感量越大。

实施中，本发明实施例的穿孔平板磁矩阵的材质可以根据需要设置为任何导磁材料，比如高导铁氧体材料，金属粉芯材料，微晶材料等。

其中，穿孔平板磁矩阵的材质的导磁率越高，带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔产生的电感量越大。

实施中，本发明实施例的穿孔平板磁矩阵有若干个穿孔，其中，穿孔平板磁矩阵的穿孔数量、穿孔的排列、任意两个穿孔之间的距离、穿孔的大小以及穿孔的形状等均可以根据需要设定。

较佳地，穿孔平板磁矩阵的穿孔数量可以根据需求的电感量进行设定，需求的电感量越大，要求穿孔平板磁矩阵的穿孔数量越多。

较佳地，如图1所示，穿孔平板磁矩阵的穿孔以排为单位进行排列，每排的穿孔数量相等，同一排上相邻两个穿孔之间的距离相等。

较佳地，穿孔平板磁矩阵的穿孔的孔面积相等，穿孔的高度与穿孔平板磁矩阵的高度相等。

较佳地，穿孔平板磁矩阵的穿孔为圆孔和/或方孔，其中，穿孔为圆孔时，穿孔的直径相等，穿孔为方孔时，穿孔的边长相等。

较佳地，带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔可以形成至少一个差模电感，可以形成至少一个共模电感，也可以形成至少一个差模电感和至少一个共模电感，下面将分别进行介绍。

其中，带有电磁干扰的导线穿越穿孔平板磁矩阵的起始穿孔和结尾穿孔可以是穿孔平板磁矩阵的任意一个穿孔，带有电磁干扰的导线可以从穿孔平板磁矩阵的两侧中的任意一侧穿入和穿出。

实施例一、带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔形成至少一个差模电感。

其中，针对本发明实施例的电感器包括一根带有电磁干扰的导线的情况，一根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔形成一个差模电感；针对本发明实施例的电感器包括两根带有电磁干扰的导线的情况，在两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径完全不同时，每根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径形成一个差模电感，则一共形成两个差模电感；针对本发明实施例的电感器包括至少两根带有电磁干扰的导线的情况，在至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径完全不同时，则一共形成至少两个差模电感。

如图1所示，将穿孔平板磁矩阵的穿孔进行编号，第一行的五个穿孔分别为1、2、3、4以及5，第二行的五个穿孔分别为6、7、8、9以及10，第三行的五个穿孔分别为11、12、13、14以及15；导线1、2和3为带有电磁干扰的导线；

导线1穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔1形成一个差模电感；

导线2依次穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔7、穿孔9以及穿孔15，导线3依次穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔11、穿孔12以及穿孔8，由于导线2和导线3穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径完全不同，则导线2依次穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔7、穿孔9以及穿孔15形成一个差模电感，导线3依次穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔11、穿孔12以及穿孔8形成一个差模电感，则一共形成两个差模电感；

导线1、导线2和导线3穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径完全不同，导线1穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔1形成一个差模电感，导线2依次穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔7、穿孔9以及穿孔15形成一个差模电感，导线3依次穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔8、穿孔11以及穿孔12形成一个差模电感，则一共形成三个差模电感。

实施例二、带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔形成至少一个共模电感。

其中，至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径完全相同时，至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵形成一个共模电感，在至少两根带有电磁干扰的导线中流过的干扰电流方向相同时，至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵形成的共模电感可以起到抑制共模干扰的作用。

如图2所示，将穿孔平板磁矩阵的穿孔进行编号，第一行的五个穿孔分别为1、2、3、4以及5，第二行的五个穿孔分别为6、7、8、9以及10，第三行的五个穿孔分别为11、12、13、14以及15；导线1、2、3和4为带有电磁干扰的导线；

导线1和2共同穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔6、7以及10，导线1和2穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔6、7以及10形成一个共模电感；

导线3和4共同穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔1、2以及3，导线3和4穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔1、2以及3形成一个共模电感。

实施例三、带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔形成至少一个差模电感和至少一个共模电感。

其中，针对两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径部分相同，其穿过穿孔平板磁矩阵的相同穿孔路径时，形成一个共模电感，其穿过穿孔平板磁矩阵的不同穿孔路径时，形成两个差模电感；至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径部分相同的情况的实施方式与本发明实施例两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径部分相同的实施情况类似。

如图3所示，将穿孔平板磁矩阵的穿孔进行编号，第一行的五个穿孔分别为1、2、3、4以及5，第二行的五个穿孔分别为6、7、8、9以及10，第三行的五个穿孔分别为11、12、13、14以及15；导线1、2、3和4为带有电磁干扰的导线；

导线1的穿孔路径为：导线1依次穿过穿孔1、穿孔2、穿孔8、穿孔9以及穿孔10；

导线2的穿孔路径为：导线2依次穿过穿孔6、穿孔7、穿孔8、穿孔9以及穿孔10；

导线3的穿孔路径为：导线3依次穿过穿孔11、穿孔7、穿孔13、穿孔9以及穿孔10；

导线4的穿孔路径为：导线4依次穿过穿孔11、穿孔7、穿孔13、穿孔14以及穿孔15；

导线1依次穿过穿孔1和穿孔2形成一个差模电感，导线2穿过穿孔6形成一个差模电感，导线4依次穿过穿孔14和穿孔15形成一个差模电感；

导线1和导线2共同穿过穿孔8形成一个共模电感，导线1、导线2和导线3共同穿过穿孔9和穿孔10形成一个共模电感，导线3和导线4共同穿过穿孔11形成一个共模电感，导线2、导线3和导线4共同穿过穿孔7形成一个共模电感，导线3和导线4共同穿过穿孔13形成一个共模电感。

以上仅是以穿孔平板磁矩阵有15个穿孔，存在有限根带有电磁干扰的导线为例进行介绍，其它情况的实施方式与本发明实施例类似，在此不再赘述。

较佳地，在其他情况等同时，针对带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔数量相同，但是穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径不同时，产生的电感量也不同。

如图4所示，将穿孔平板磁矩阵的穿孔进行编号，第一行的五个穿孔分别为1、2、3、4以及5，第二行的五个穿孔分别为6、7、8、9以及10，第三行的五个穿孔分别为11、12、13、14以及15；导线1和2为带有电磁干扰的导线；

导线1依次穿过穿孔1、穿孔2、穿孔3以及穿孔4，导线2依次穿过穿孔6、穿孔12、穿孔8以及穿孔14；

导线1和2穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔数量相同，但是穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径不同，因此导线1依次穿过穿孔1、穿孔2、穿孔3以及穿孔4产生的电感量和导线2依次穿过穿孔6、穿孔12、穿孔8以及穿孔14产生的电感量也不同。

较佳地，带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔的数量可以根据需要而定，比如穿过穿孔平板磁矩阵的一个穿孔，穿过穿孔平板磁矩阵的每个穿孔等。

较佳地，其他情况等同的情况下（比如，针对穿越穿孔平板磁矩阵的穿孔的穿孔路径类似的情况下）带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔的数量越多，产生的电感量越大。

如图5所示，假设给穿孔平板磁矩阵的第一行的五个穿孔分别编号为1、2、3、4以及5，给穿孔平板磁矩阵的第二行的五个穿孔分别编号为6、7、8、9以及10，导线1和导线2为带有电磁干扰的导线；

导线1依次穿过穿孔1、穿孔2以及穿孔3，导线2依次穿过穿孔6、穿孔7、穿孔8以及穿孔9，由于导线2穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔的数量多于导线1穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔的数量，因而导线2穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔产生的电感量大于导线1穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔产生的电感量。

较佳地，带有电磁干扰的导线依次穿过穿孔平板磁矩阵的一排穿孔中的每个穿孔，使得穿孔平板磁矩阵的利用率比较高。

采用本发明实施例提供的电感器可以设计出多种类型的EMI滤波器，比如，LC型滤波器，T型滤波器，π型滤波器等，下面以LC型滤波器为例，进行介绍，T型滤波器和π型滤波器的实施情况与LC型滤波器的实施情况类似。

较佳地，本发明实施例提供的LC型EMI滤波器分为：LC型共模EMI滤波器和LC型差模EMI滤波器。

实施方式一、采用本发明实施例提供的共模电感器设计LC型共模EMI滤波器。

本发明实施例提供的LC型共模EMI滤波器，还包括共模电容器；

共模电容器的一端与带有电磁干扰的导线连接，共模电容器的另一端与电源地连接。

其中，多根带有电磁干扰的导线对应着多个共模电容器，针对构成一个共模电感器的每根带有电磁干扰的导线，每根带有电磁干扰的导线与一个共模电容器的一端连接，则一个共模电感器和多个共模电容器构成一个LC型共模EMI滤波器。

如图6所示，将穿孔平板磁矩阵的穿孔进行编号，第一行的五个穿孔分别为1、2、3、4以及5，第二行的五个穿孔分别为6、7、8、9以及10，第三行的五个穿孔分别为11、12、13、14以及15；导线1和2为带有电磁干扰的导线，Cy1和Cy2为共模电容；

导线1和2共同穿过穿孔13、穿孔14和穿孔15构成一个共模电感，Cy1一端与导线1连接，一端接地，Cy2一端与导线2连接，一端接地，则导线1和2共同穿过穿孔13、穿孔14和穿孔15构成的共模电感，Cy1和Cy2构成一个LC型共模EMI滤波器。

较佳地，带有电磁干扰的导线是柔性PCB（印刷电路板）导线或屏蔽导线，由于柔性PCB导线和屏蔽导线存在寄生电容，则LC型共模EMI滤波器可以不使用共模电容器。

实施方式二、采用本发明实施例提供的差模电感器设计LC型差模EMI滤波器。

本发明实施例提供的LC型差模EMI滤波器，还包括差模电容器；

差模电容器的一端与一根带有电磁干扰的导线连接，差模电容器的另一端与另一根带有电磁干扰的导线连接。

若存在两个差模电感器，则需要在构成一个差模电感器对应的一根带有电磁干扰的导线和构成另一个差模电感器对应的另一根带有电磁干扰的导线之间连接一个差模电容器，则两个差模电感器和一个差模电容器构成一个LC型差模EMI滤波器。

若存在至少三个差模电感器，则需要在构成每两个差模电感器对应的每两根带有电磁干扰的导线之间连接一个差模电容器，该两个差模电感器与该一个差模电容器构成一个LC型差模EMI滤波器。

如图6所示，Cx为差模电容，导线1依次穿过穿孔1和穿孔2构成一个差模电感，导线2依次穿过穿孔11和穿孔12构成一个差模电感，Cx一端与导线1连接，另一端与导线2连接，则导线1依次穿过穿孔1和穿孔2构成的差模电感、导线2依次穿过穿孔11和穿孔12构成的差模电感以及Cx构成一个LC型差模EMI滤波器。

较佳地，可以实现在穿孔平板磁矩阵上实现既集成差模EMI滤波器，又集成共模EMI滤波器，即可以用同一个穿孔平板磁矩阵实现差模/共模EMI滤波器的集成。

如图6所示，导线1依次穿过穿孔1和穿孔2构成的差模电感、导线2依次穿过穿孔11和穿孔12构成的差模电感以及Cx构成一个LC型差模EMI滤波器；导线1和2共同穿过穿孔13、穿孔14和穿孔15构成的共模电感，Cy1和Cy2构成一个LC型共模EMI滤波器，实现了用同一个穿孔平板磁矩阵实现差模/共模EMI滤波器的集成。

其中，T型滤波器和π型滤波器的实施情况与LC型滤波器的实施情况类似，T型滤波器的电容器电感器分布格局为：电感器分布在两侧，电容器位于电感器的中间；π型滤波器的电容器电感器分布格局为：电容器分布在两侧，电感器位于电容器的中间。

较佳地，可以用穿孔平板磁矩阵实现基于LC型滤波器、T型滤波器和π型滤波器的多种拓扑结构的多级EMI滤波器。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种电感器，其特征在于，包括穿孔平板磁矩阵和至少一根带有电磁干扰的导线；

带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的至少一个穿孔。

2.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，带有电磁干扰的导线依次穿过穿孔平板磁矩阵的一排穿孔中的每个穿孔。

3.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，带有电磁干扰的导线依次穿过穿孔平板磁矩阵的一排穿孔中的至少一个穿孔和另一排穿孔中的至少一个穿孔。

4.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，包括至少两根带有电磁干扰的导线；

所述至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径完全不同；或

所述至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径完全相同；或

所述至少两根带有电磁干扰的导线穿过穿孔平板磁矩阵的穿孔路径部分相同。

5.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述穿孔平板磁矩阵的穿孔为圆孔和/或方孔。

6.如权利要求5所述的电感器，其特征在于，所述穿孔平板磁矩阵的每个穿孔的孔面积相等。

7.如权利要求1所述的电感器，其特征在于，所述穿孔平板磁矩阵的同一排上相邻两个穿孔之间的距离相等。

8.一种电磁干扰EMI滤波器，其特征在于，包括如权利要求1~7任一所述的电感器。

9.如权利要求8所述的EMI滤波器，其特征在于，还包括共模电容器；

所述共模电容器的一端与带有电磁干扰的导线连接，另一端与电源地连接。

10.如权利要求9所述的EMI滤波器，其特征在于，还包括差模电容器；

所述差模电容器的一端与一根带有电磁干扰的导线连接，另一端与另一根带有电磁干扰的导线连接。

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