CN108155888A - 一种用于抑制电源电磁干扰的ltcc大功率emi滤波器 - Google Patents

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张中元
段斌
王�琦
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Abstract

本发明涉及一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，包括管壳、基板和盖板；管壳为管状壳体，且一端与基板密封连接，另一端与盖板密封连接，基板靠近管壳的一侧设置有电感组件，电感组件的两侧分别连接有第一电容和第二电容，基板远离管壳的一侧表面设置有输入端和输出端，输入端与第一电容连接，输出端与第二电容连接。本发明的滤波器将基板和盖板密封连接在管壳的两端，这样的气密封设计和法拉第笼电磁屏蔽设计，可以满足后期装配使用再流焊工艺的要求，解决了再流焊接二次融化的带来的质量问题；可以满足PCB级元器件清洗的要求，解决了漏气问题；可以满足宽频带滤波器的要求，解决了全电磁屏蔽的问题；满足了密封试验的要求。

Description

一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器。
背景技术
EMI滤波器件主要是由电感、电容等元器件组成的无源端口网络。电感可以以磁芯绕制形式、空心电感新式、印制电路形式等多种形式存在，同样电容也可以以分立电容器、印制电路等多种形式存在。
随着电子装备向小型化、轻量化和集成化方向迅速发展，元器件的集成化要求越来越高，EMI滤波器必须解决分立电感、电容组装的问题。LTCC技术可以将电感和电容集成到陶瓷基板，但受线条电感值小和电容值小条件的限制，LTCC技术制作的EMI滤波器低频性能差，解决不了电源产生的电磁干扰。
现有的表贴EMI滤波器受器件、电路结构、封装形式、分布参数的影响，无法做到全电磁屏蔽，不能满足再流焊接工艺和清洗工艺的要求，更不能满足密封试验的要求，体积偏大、滤波范围窄、高频特性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，以解决上述技术问题的至少一种。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，包括管壳、基板和盖板；所述管壳为管状壳体，且一端与所述基板密封连接，另一端与所述盖板密封连接，所述管状壳体和所述盖板的表面均镀设有金，所述基板靠近所述管壳的一侧设置有电感组件，所述电感组件的两侧分别连接有第一电容和第二电容，所述基板远离所述管壳的一侧表面覆盖有铜，且设置有输入端和输出端，所述输入端与所述第一电容连接，所述输出端与所述第二电容连接。
本发明的有益效果是：本发明的滤波器将基板和盖板密封连接在管壳的两端，这样的气密封设计和法拉第笼电磁屏蔽设计，可以满足后期装配使用再流焊工艺的要求，解决了再流焊接二次融化的带来的质量问题；可以满足PCB级元器件清洗的要求，解决了漏气问题；可以满足宽频带滤波器的要求，解决了全电磁屏蔽的问题；满足了密封试验的要求。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述电感组件包括：
磁芯，所述基板中部开设有开口，所述磁芯压接在所述开口内；
线条图形，所述线条图形通过基体陶瓷材料共烧固定在所述基板位于所述开口外侧的部分，所述线条图形的一端通过输入线路与所述第一电容连接，另一端通过输出线路与所述第二电容连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：在基板上设置开口，用于磁芯穿过线条图形，形成了大功率、大电感量的电感组件，输入的全频段信号经磁芯的反射、吸收和屏蔽隔离，对干扰信号进一步抑制。
进一步地，所述开口的个数为两个，每个所述开口的外侧均对应设置有所述线条图形，两个所述线条图形均一端与第一电容连接，另一端与第二电容连接。
进一步地，所述磁芯为扁平矩形开口磁芯，所述磁芯的两个侧柱分别压接固定在两个所述开口内。
采用上述进一步方案的有益效果是：选用扁平矩形开口磁芯与设置在基板上的两个开口向对应，磁芯的两个侧柱压接在开口内，具有体积小、电感值大的优点，通过高频感抗、涡流损耗等抑制高频电磁干扰，采用寄生参数抵消法绕制，减小分布参数对高频性能的影响。
进一步地，所述输入端包括输入端负极和输入端正极，所述输入端负极和输入端负极均与第一电容连接；所述输出端包括输出端负极和输出端正极，所述输出端负极和输出端正极均与所述第二电容连接。
进一步地，所述第一电容和第二电容均通过焊接与所述基板靠近所述管壳的一侧固定连接，且均为矩形的表贴穿心电容。
采用上述进一步方案的有益效果是：第一电容焊接在输入端与磁芯之间，第二电容焊接在输出端与磁芯之间，且第一电容和第二电容均通过印制电路与磁芯连接，能够分别对输入的全频段信号进行旁路、反射和隔离作用。
进一步地，所述管壳的一端与所述基板通过真空共晶焊密封连接，另一端与所述盖板通过平行缝焊密封连接。
进一步地，所述管壳和所述盖板均采用可伐合金材料制成。
进一步地，所述基板为采用多层流延的叠片。
采用上述进一步方案的有益效果是：基板与管壳真空共晶焊连接，盖板与管壳平行缝焊接，整体构成了法拉第笼屏蔽设计，经过第一电容、磁芯和第二电容的作用，最后全频段信号由输出端输出，实现有用信号的零衰减和电磁干扰信号的高抑制。
附图说明
图1为本发明所述EMI滤波器的侧视图；
图2为本发明所述基板的一侧视图；
图3为本发明所述基板另一侧的透视图；
图4为本发明所述滤波器的电路图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、管壳；2、基板；211、第一电容；212、第二电容；22、开口；23、输入端；231、输入端正极；232、输入端负极；24、输出端；241、输出端正极；242、输出端负极；3、盖板；4、电感组件；41、磁芯；42、线条图形。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-4所示，本发明的用于抑制电磁干扰的LTCC表贴EMI滤波器，包括管壳1、基板2和盖板3；所述管壳1为中空的管状壳体，且一端与所述基板2密封连接，另一端与所述盖板3密封连接，所述管壳1和所述盖板3的表面均镀设有金，所述基板2靠近所述管壳1的一侧设置有电感组件4，所述电感组件4的两侧分别连接有第一电容211和第二电容212，所述基板2远离所述管壳1的一侧表面覆盖有铜，且设置有输入端23和输出端24，所述输入端23与所述第一电容211连接，所述输出端24与所述第二电容212连接。
相对于现有技术，本发明的滤波器将基板2和盖板3密封连接在管壳1的两端，且管壳1表面和盖板3表面镀金，基板2远离管壳1的一侧表面覆有铜，这样的气密封设计和法拉第笼电磁屏蔽设计，可以满足后期装配使用再流焊工艺的要求，解决了再流焊接二次融化的带来的质量问题；可以满足PCB级元器件清洗的要求，解决了漏气问题；可以满足宽频带滤波器的要求，解决了全电磁屏蔽的问题；满足了密封试验的要求。本发明的EMI滤波器体积小、电流大、滤波频率范围宽、高频电磁干扰抑制效果好、满足再流焊工艺和密封试验要求，需求量较大，应用前景广阔。
如图1所示，具体的，所述管壳1的一端与所述基板2通过真空共晶焊密封连接，另一端与所述盖板3通过平行缝焊密封连接。管壳1与基板2的设计及管壳1与盖板3的设计均采用密封连接，管壳1、盖板3和基板2远离管壳1的一侧面的大面积覆铜，构成了法拉第笼屏蔽设计和气密封装。优选的，所述基板2采用表面印制有电路的陶瓷薄板。
如图2-3所示，所述电感组件4包括磁芯41和线条图形42。具体的，所述基板2中部开设有开口22，所述磁芯41压接在所述开口22内；所述线条图形42通过基体陶瓷材料共烧固定在所述基板2位于所述开口22外侧的部分，所述线条图形42的一端通过输入线路与所述第一电容211连接，另一端通过输出线路与所述第二电容212连接。在基板2上设置开口22，用于磁芯41穿过线条图形42，形成了大功率、大电感量的电感组件4，输入的全频段信号经磁芯41的反射、吸收和屏蔽隔离，对干扰信号进一步抑制。
图3为所述基板的透视图，在本发明的一些具体实施例当中，所述开口22的个数为两个，每个所述开口22的外侧均对应设置有所述线条图形42，两个所述线条图形42均一端与第一电容211连接，另一端与第二电容212连接。所述磁芯41为扁平矩形开口磁芯，所述磁芯41的两个侧柱分别压接固定在两个所述开口22内。选用扁平矩形开口磁芯与设置在基板2上的两个开口22向对应，磁芯41的两个侧柱压接在开口22内，具有体积小、电感值大的优点，通过高频感抗、涡流损耗等抑制高频电磁干扰，采用寄生参数抵消法绕制，减小分布参数对高频性能的影响。印制板采用低阻抗接地技术，体现在大面积接地和多点接地；采用高阻抗的隔离技术，体现在地线对信号传输线的隔开，通过电容滤波后连接传输，提高高频性能。通过所述结构设计，实现体积小、功率大、滤波频率范围宽、高频电磁干扰抑制效果好、满足密封试验要求等，各项先进技术首次应用于EMI滤波器领域。
如图2-3所示，所述输入端23包括输入端负极232和输入端正极231，所述输入端正极231和输入端负极232均与第一电容211连接；所述输出端包括输出端负极242和输出端正极241，所述输出端负极242和输出端正极241均与所述第二电容212连接。所述第一电容211和第二电容212均通过焊接与所述基板2靠近所述管壳1的一侧固定连接，且均为矩形的表贴穿心电容。第一电容211焊接在输入端23与磁芯41之间，第二电容212焊接在输出端24与磁芯41之间，且第一电容211和第二电容212均通过印制电路与磁芯41连接，能够分别对输入的全频段信号进行旁路、反射和隔离作用。如图4所示，在本发明的一些具体实施例当中，第一电容211分别与输入端正极231和输入端负极232连接，第一电容211通过印制电路与两个开口22外侧的线条图形42连接，再与第二电容212连接，由第二电容212分别连接输出端正极241和输出端负极242。需要说明的是，第一电容211还连接有接地端233。输入端23和输出端24在基板2远离所述管壳1的一侧分别设置有输入端引脚和输出端引脚，输入端引脚用于全频段信号的输入，输出端引脚用于全频段信号的输出。
在本发明的一些具体实施例当中，所述管壳1的腔体内部根据元器件的外形采用立体的不规则设计，扩大内部空间，确保结构强度。
本发明的工作原理是：整体结构为法拉第笼屏蔽设计，全频段信号通过输入端23进入管壳1内，经过第一电容211的旁路、反射和隔离，对全频段信号中的干扰信号进行初步抑制；然后经过磁芯41的反射、吸收和屏蔽隔离，对干扰信号进一步抑制；然后经过第二电容212的旁路、反射和隔离，对干扰信号进行最后的抑制，最后通过输出端24输出，实现有用信号的零衰减和电磁干扰信号的高抑制。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体方法、装置或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、方法、装置或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，其特征在于，包括管壳(1)、基板(2)和盖板(3)；所述管壳(1)为管状壳体，且一端与所述基板(2)密封连接，另一端与所述盖板(3)密封连接，所述管壳(1)和所述盖板(3)的表面均镀设有金，所述基板(2)上设置有电感组件(4)，所述电感组件(4)的两侧分别连接有第一电容(211)和第二电容(212)，所述第一电容(211)和所述第二电容(212)固定连接在所述基板(2)靠近所述管壳(1)的一侧，所述基板(2)远离所述管壳(1)的一侧表面覆盖有铜，且设置有输入端(23)和输出端(24)，所述输入端(23)与所述第一电容(211)连接，所述输出端(24)与所述第二电容(212)连接。
2.根据权利要求1所述一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，其特征在于，所述电感组件(4)包括：
磁芯(41)，所述基板(2)中部开设有开口(22)，所述磁芯(41)压接在所述开口(22)内；
线条图形(42)，所述线条图形(42)通过基体陶瓷材料共烧固定在所述基板(2)位于所述开口(22)外侧的部分，所述线条图形(42)的一端通过输入线路与所述第一电容(211)连接，另一端通过输出线路与所述第二电容(212)连接。
3.根据权利要求2所述一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，其特征在于，所述开口(22)的个数为两个，每个所述开口(22)的外侧均对应设置有所述线条图形(42)，两个所述线条图形(42)均一端与第一电容(211)连接，另一端与第二电容(212)连接。
4.根据权利要求3所述一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，其特征在于，所述磁芯(41)为扁平矩形开口磁芯，所述磁芯(41)的两个侧柱分别压接固定在两个所述开口(22)内。
5.根据权利要求3所述一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，其特征在于，所述输入端(23)包括输入端正极(231)和输入端负极(232)，所述输入端正极(231)和输入端负极(232)均与第一电容(211)连接；所述输出端(24)包括输出端正极(241)和输出端负极(242)，所述输出端正极(241)和输出端负极(242)均与所述第二电容(212)连接。
6.根据权利要求5所述一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，其特征在于，所述第一电容(211)和第二电容(212)均通过焊接与所述基板(2)靠近所述管壳(1)的一侧固定连接，且均为矩形的表贴穿心电容。
7.根据权利要求1所述一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，其特征在于，所述管壳(1)的一端与所述基板(2)通过真空共晶焊密封连接，另一端与所述盖板(3)通过平行缝焊密封连接。
8.根据权利要求7所述一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，其特征在于，所述管壳(1)和所述盖板(3)均采用可伐合金材料制成。
9.根据权利要求7所述一种用于抑制电源电磁干扰的LTCC大功率EMI滤波器，其特征在于，所述基板(2)为采用多层流延的叠片。
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