CN1088353A - 组合式电磁干扰/射频干扰滤波器磁性元件 - Google Patents

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Abstract

一种组合式电磁干扰和射频干扰(EMI/RFI) 滤波器磁性元件，它具有缠绕在一个I字形铁芯 (210)上的差模抑制电感器和共模抑制电感器(212、 214)。I字形铁芯(210)与一个E字形铁芯(201)并 贴在一起，E字形铁芯腿(222、224、226)的端面朝向 I字形铁芯。该磁性元件对差模电感器和共模电感 器(212、214)提供出基本上闭合的磁路(304，306)。

Description

电子电路会产生电磁干扰（EMI）和射频干扰（PFI）。噪声会干扰电视机、收音机、电话机和类似设备的工作。电气噪声能通过电源线传声，还通过电源线或输出引线辐射。
EMI/RFI噪声影响为荧光灯供电的电子镇流器或任何其它电子电路，而且电子镇流器和其它电子电路也产生FMI/RFI噪声。为此，需要有一种滤波器来减小镇流器产生的EMI/RFI噪声，并从镇流器供电线路滤除EMI/RFI噪声。
此外，用于电子镇流器的滤波器应滤除电源线的任何跳变脉冲，并降低总谐波失真（THD）。
现有两种EMI/RFI噪声。一种是差模噪声，它是在供电线（power    line）与返回线（return    line）之间产生的干扰;另一种是共模噪声，它是在供电线和返回线两者与地之间产生的干扰。
在一些电子镇流器中，在供电线中串接入一个电感器来消除差模噪声。消除共模噪声的方法是，在同一铁芯上绕制两个电感。这两个电感中的一个电感串接在供电线中，另一个电感串接在返回线中。
使用一个差模电感元件和使用另一个共模电感元件增加了镇流器的成本，提高价格。在制造此磁性元件上有困难，并在将磁性元件组装到电路板上也有困难，在电路板上还需要有额外的空间。
用于EMI/RFI滤波器的磁性元件包含有一个绕制在一个铁芯上的一个共模电感器，该电感器提供一条基本上闭合的磁路。差模电感器也卷绕在该铁芯上，它也提供一条基本上闭合的磁路。
制作EMI/RFI滤波器的磁性元件的方法包括以下步骤：提供一个E字形铁芯，它具有一个第一外腿、一个中心腿和一个第二外腿，每条腿都具有一个端面;把一个第二铁芯贴近该E字形铁芯放置并离开E形铁芯各腿端面;缠绕E字形铁芯的第一外腿上放置一个第一绕组，第一绕组具有第一匝数值;缠绕E字形铁芯的第二外腿放置一个第二绕组，第二绕组具有第二匝数值。调整E字形铁芯的每条腿的端面与第二铁芯之间的间隔、第一绕组的匝数以及第二绕组的匝数可以得到所需的共模电感量和所需的差模电感量。
图1示出RFI/EMI滤波器的电路原理图。
图2示出供RFI/EMI滤波器中电感器使用的组合式磁性元件。
图1示出RFI/EMI滤波器的电路图。端子100、102接入60Hz的交流电。差模电感器104与供电线上的端子100串联连接，差模电感器106与返回线上的端子102串联连接。共模电感器108、110绕制在铁芯109上，共模电感器108与差模电感器104串联，共模电感器110与差模电感器106串联。
端子112、114与诸如电子镇流器中的升压变换器和倒相器之类的附加电路相连接。电容器116连接在端子112与地之间，电容器118连接在端子114与地之间。
差模电感器104、106对差模噪声提供RFI/EMI滤波作用，共模电感器108、110连同电容器116、118对共模噪声提供RFI/EMI滤波作用。
图2示出供差模电感器104、106和共模电感器108、110使用的组合式磁性元件200。
组合式磁性元件200包含有两部分铁芯，一个E字形铁芯202具有上部201、第一外腿204、第二外腿206和中心腿208，腿204、206和208可以与第二铁芯即I字形铁芯210稍微间隔开。绕组212定位在位于第一外腿204与中心腿208之间的I形铁芯210部分上，绕组214定位在第二外腿206与中心腿208之间的I字形铁芯210部分上。绕组212和214也可以绕制在相对的外腿204和206上。第一绕组212的两端串接在供电线中，第二绕组214的两端串接在返回线中。
第一外腿204与I字形铁芯210间隔第一外腿间隙216，中心腿208与I字形铁芯210间隔中心腿间隙218，第二外腿206与I字形铁芯210间隔第二外腿间隙220。腿204、206和208分别具有端面222、224和226。
磁通线300、302、304和306示明磁性元件200的磁路与工作情况。磁通线300表明差模电感器104的磁通，它穿经第一外腿204、上部201的一段、中心腿和I字形铁芯210的一段。为此，绕组212连同E字形铁芯202和I字形铁芯210起差模电感器104的作用。
磁通线304和306经过第一外腿204、上部201、第二外腿206和I字形铁芯210。磁通线304与306的方向相反，切割绕组212和214。为此，绕组212和214与E字形铁芯202和I字形铁芯210相配合，分别形成共模电感器108和110。
磁通线302表明差模电感器106的磁通，它穿经第二外腿206、上部201的一段、中心腿和I形铁芯210的一段。为此，绕组214连同E字形铁芯202和I字形铁芯210起差模电感器106的作用。
差模电感器104、106和共模电感器108、110的磁路都是闭合的。
调节间隙216、218和220，并改变绕组212、214的匝数，可以单独地调整电感器104、106、108和110的电感量。
众所周知，
L= (0.4πN2Ac＊10-8)/(lg)
式中，L为电感量，N为绕组匝数，Ac为铁芯横截面积，Ig为铁芯中的间隙。
计算差模电感器104的电感量时，N是绕组212的匝数，Ig是第一外腿间隙216与中心腿间隙218的间距之和。计算差模电感器106的电感量时，N是绕组214的匝数，Ig是第二外腿间隙220与中心腿间隙218的间距之和。
计算共模抑制电感器108的电感量时，N是绕组212的匝数，Ig是第一外腿间隙216与第二外腿间隙220的间距之和。类似地，计算共模电感器110的电感量时，N是绕组214的匝数，Ig是第二外腿间隙220与第一外腿间隙216的间距之和。
改变绕组212、214的匝数及间隙216、218、220的距离可以变化电感器104、106、108和110的电感量。此外，差模电感器104、106的电感量的设定与共模电感器108、110的电感量无关。
如果间隙216、220为零，则共模电感器108、110的电感量大，而差模抑制电感器104、106的电感量小。如果间隙216、220不是零，则间隙218为零，则共模电感器108、110的电感量小，而差模电感器104、106的电感量大。
采用磁性元件200有如下优点：由于应用E字形的铁芯和I字形铁芯，而不是应用两E字形铁芯，对共模电感器来说其价格要比常规的共模电感器的低。（当然，这里也能应用两E字形铁芯。）构成共模电感器和差模电感器使用两个绕组，而不是三个或四个绕组。因使用较少部件，故采用此磁性元件的电路的制作较为简单。
因两绕组定位在I字形铁芯上，故能够将它们绕在单个绕线管上，或一次操作直接绕在I字形铁芯上，减少了制造磁性元件的困难。
另外，因差模电感器具有闭合的磁路，故为实现所需电感量的绕组匝数被减少，其结果是，能够制做较大电感量，而滤波作用大为改善。

Claims (9)

1、一种用于电磁干扰和射频干扰(EMI/RFI)滤波器的磁性元件，其特征在于：
在一个铁芯上绕制的共模抑制电感器，该铁芯对于此共模电感器具有基本上闭合的磁路；
在该铁芯上绕制的差模电感器，该铁芯对此差模电感器具有基本上闭合的磁路。
2、根据权利要求1所述的磁性元件，其特征在于，该铁芯由两部分铁芯组成。
3、根据权利要求2所述的磁性元件，其特征在于，该两部分铁芯缠括一个E字形铁芯和一个I字形铁芯，该E形铁芯具有从本体上伸出的多条腿，这些腿具有远离本体的末端端面，每条腿的端面贴近于I字形铁芯。
4、根据权利要求3所述的磁性元件，其特征在于，至少一条腿的端面贴近I字形铁芯。
5、根据权利要求4所述的磁性元件，其特征在于，共模电感器具有一个缠绕在该铁芯上的共模电感器绕组，而差模电感器具有一个缠绕在该铁芯上的差模电感器绕组。
6、根据要求5所述的磁性元件，其特征在于，共模电感器绕组和差模电感器绕组至少部分地是相同的。
7、一种用于电磁干扰和射频干扰（EMI/RFI）滤波器的磁性元件，其特征在于：
缠绕在一个铁芯上的共模电感器，它具有一个基本上闭合的磁路供此共模电感器应用;
缠绕在该铁芯上的一个第一差模电感器，它具有一个基本上闭合的磁路供此差模电感器应用;
缠绕在该铁芯上的一个第二差模电感器，它具有一个基本上闭合的磁路供此差模电感器应用。
8、一个用于EMI/RFI滤波器的磁性元件，该EMI/RFI滤波器具有一个差模电感器和一个共模电感器，该磁性元件其特征在于：
一个E字形铁芯，具有一个本体、一个第一外腿、一个第二外腿和一个中心腿，每条腿都具有远离本体的末端端面;
缠绕在I字形铁芯上的一个第一绕组;
缠绕在I字铁芯上的一个第二绕组;
第二铁芯的位置贴近每条E字形4铁芯腿的端面，第二铁芯和E字形铁芯对每个绕组至少形成两个闭合磁路，使得第一绕组有一个独立的第一磁路，第二绕组有一个独立的第二磁路，第一绕组和第二绕组又有一个共同的磁路;
由此，第一绕组或第二绕组形成一个差模电感器，第一绕组和第二绕组形成共模抑制电感器。
9、根据权利要求8所述的磁性元件，其特征在于，第二铁芯是个I字形铁芯。
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