CN109559868A - 一种高功率平板emi滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高功率平板EMI滤波器，包括：复合线圈、磁芯、管壳、盖板、基板、第一干扰抑制电路和第二干扰抑制电路；复合线圈为两条相互绝缘的导线绕制成的盘状结构；磁芯为管状，复合线圈穿入磁芯中；管壳为一端开口且中空的金属壳体，磁芯固定在管壳的腔体底部；盖板为金属板；基板为印刷电路板。本发明将复合线圈用相互绝缘的导线绕制成盘状并置于管状磁芯中，构成滤波器用的大功率复合型电感，实现磁屏蔽和较高磁通量，提升了滤波器的功率和性能，并解决了大功率电感绕制难度大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，尤其涉及一种高功率平板EMI滤波器。
背景技术
EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)滤波器主要是由电感器、电容等元器件组成的无源端口网络。其允许直流或工作频率的信号通过，对其他频率的干扰信号有较大的衰减作用。EMI滤波器已经成为现代化武器装备以及家用电器等解决电磁干扰问题的首选。
但在EMI滤波器设计和应用时，高功率、高性能意味着体积大。尤其在电源电路中，大电流意味着绕制电感所用的导线要粗。导线粗就意味着电感的绕制难度大、匝数少、滤波性能差、可靠性差，满足不了武器装备和人类赖以生存对电磁环境的要求。
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高功率平板EMI滤波器，以解决上述技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高功率平板EMI滤波器，包括：复合线圈、磁芯、管壳、盖板、基板、第一干扰抑制电路和第二干扰抑制电路；
所述复合线圈为两条相互绝缘的导线绕制成的盘状结构，有4个引脚，分别为第一正输入端、第一负输入端、第一正输出端和第一负输出端；
所述磁芯为管状，所述复合线圈穿入所述磁芯中；
所述管壳为一端开口且中空的金属壳体，所述管壳与开口相对的外表面的一端有个引脚，分别为第二正输入端、第二负输入端和接地端，另一端有个引脚，分别为第二正输出端和第二负输出端，所述磁芯固定在所述管壳的腔体底部；
所述盖板为金属板，用于密封所述管壳；
所述基板为印刷电路板，包括输入基板和输出基板，分别用于固定所述第一干扰抑制电路和所述第二干扰抑制电路，所述输入基板固定在所述管壳的腔体底部的一端，所述输出基板固定在所述管壳的腔体底部的另一端，所述第一正输入端通过所述输入基板与所述第二正输入端连接，所述第一负输入端通过所述输入基板与所述第二负输入端，所述第一正输出端通过所述输出基板与所述第二正输出端连接，所述第一负输出端通过所述输出基板与所述第二负输出端连接。
本发明的有益效果是：将复合线圈用相互绝缘的导线绕制成盘状并置于管状磁芯中，构成滤波器用的大功率复合型电感，实现磁屏蔽和较高磁通量，提升了滤波器的功率和性能，并解决了大功率电感绕制难度大的问题。
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，所述第一干扰抑制电路包括第一电容，所述第二干扰抑制电路包括第二电容、第三电容和第四电容，所述第一电容的两端分别与所述第一正输入端和第一负输入端连接，所述第二电容的两端分别与所述第一正输出端和第一负输出端连接，所述第三电容和第四电容串联后与所述第二电容并联，所述第三电容和第四电容的公共端接地。
采用上述进一步方案的有益效果是，大功率电源的有用信号从输入端进入，极低衰减的从输出端输出；而对高频干扰信号，形成了大功率、大感量的电感和电容组成的网络，进行反射、吸收和屏蔽隔离，对干扰信号进一步抑制。
进一步，所述复合线圈采用寄生参数抵消法绕制。
采用上述进一步方案的有益效果是，减小分布参数对高频性能的影响。
进一步，所述磁芯为纳米晶矩形管状结构。
采用上述进一步方案的有益效果是，优化复合线圈的磁屏蔽和磁通量，减小磁泄漏，进一步提升滤波器的高频感抗、高频损耗等抑制高频电磁干扰。
进一步，所述盖板焊接在所述管壳的开口端，从而密封所述管壳。
采用上述进一步方案的有益效果是，管壳和盖板通过焊接密封实现法拉第笼屏蔽设计和气密封设计，提高滤波器的电磁屏蔽性能和环境适应性。
进一步，所述盖板的中间比边缘厚。
采用上述进一步方案的有益效果是，较薄的盖板边缘可以保证管壳和盖板的边缘进行平行缝焊后的气密性，而盖板中间较厚可以保证盖板具有一定的机械强度。
进一步，所述管壳和盖板采用可伐合金材料，并且表面镀金。
采用上述进一步方案的有益效果是，提高产品的防腐能力
进一步，所述管壳上的引脚为采用铜芯复合引线的玻璃烧结绝缘端子。
采用上述进一步方案的有益效果是，降低直流电阻，减小功耗，降低发热量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种高功率平板EMI滤波器的侧视图；
图2为本发明实施例提供的线圈的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的磁芯的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的基板的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种高功率平板EMI滤波器的透视图；
图6为本发明实施例提供的一种高功率平板EMI滤波器的电路图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、复合线圈；111、第一正输入端；113、第一负输入端；122、第一正输出端；124、第一负输出端；2、磁芯；3、管壳；311、第一正输入端；313、第二负输入端；315、接地端；322、第二正输出端；324、第二负输出端；4、盖板；5、基板；51、输入基板；52、输出基板；61、第一干扰抑制电路；62、第二干扰抑制电路；611、第一电容；622、第二电容；623、第三电容；624、第四电容。
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1-6所示，本发明实施例提供的一种高功率平板EMI滤波器，包括：复合线圈1、磁芯2、管壳3、盖板4、基板5、第一干扰抑制电路61和第二干扰抑制电路62；
所述复合线圈1为两条相互绝缘的导线绕制成的盘状结构，有4个引脚，分别为第一正输入端111、第一负输入端113、第一正输出端122和第一负输出端124，用于滤除传输线上的共模干扰和差模干扰；
所述磁芯2为管状，用于磁屏蔽和增加磁通量，所述复合线圈1穿入所述磁芯2中；
所述管壳3为一端开口且中空的金属壳体，所述管壳3与开口相对的外表面的一端有3个引脚，分别为第二正输入端311、第二负输入端313和接地端315，另一端有2个引脚，分别为第二正输出端322和第二负输出端324，所述磁芯2固定在所述管壳3的腔体底部；
所述盖板4为金属板，用于密封所述管壳3；
所述基板5为印刷电路板，包括输入基板51和输出基板52，分别用于固定所述第一干扰抑制电路61和所述第二干扰抑制电路62，所述输入基板51固定在所述管壳3的腔体底部的一端，所述输出基板52固定在所述管壳3的腔体底部的另一端，所述第一正输入端111通过所述输入基板51与所述第二正输入端311连接，所述第一负输入端113通过所述输入基板51与所述第二负输入端313，所述第一正输出端122通过所述输出基板52与所述第二正输出端322连接，所述第一负输出端124通过所述输出基板52与所述第二负输出端324连接。
该滤波器的工作原理如下：
信号通过所述第二正输入端311和第二负输入端313进入所述输入基板51，经过所述第一干扰抑制电路61对信号中的干扰信号进行初步抑制，然后经过所述复合线圈1和磁芯2对干扰信号进一步抑制，再进入所述输出基板52，经过所述第二干扰抑制电路62对干扰信号进行最后的抑制，最后通过所述第二正输出端322和第二负输出端324输出。
其中，绕制复合线圈的导线可采用铜带，能够减少占用的空间，复合线圈可绕制成矩形盘状结构，相应地，磁芯也采用矩形管状，磁芯采用铁芯，另外，管壳和盖板也相应采用矩形，以适应元器件的外形。
本发明实施例提供的一种高功率平板EMI滤波器，将复合线圈用相互绝缘的导线绕制成盘状并置于管状磁芯中，构成滤波器用的大功率复合型电感，实现磁屏蔽和较高磁通量，提升了滤波器的功率和性能，并解决了大功率电感绕制难度大的问题。
可选地，在该实施例中，如图6所示，所述第一干扰抑制电路61包括第一电容611，所述第二干扰抑制电路62包括第二电容622、第三电容623和第四电容624，所述第一电容的两端分别与所述第一正输入端111和第一负输入端113连接，所述第二电容622的两端分别与所述第一正输出端122和第一负输出端124连接，所述第三电容623和第四电容624串联后与所述第二电容622并联，所述第三电容623和第四电容624的公共端接地。
具体的，带有干扰信号和有用信号的全频段信号通过管壳3输入端引脚进入输入基板51，经过第一电容611的吸收、反射和隔离，对全频段信号中的干扰信号进行初步抑制；然后经过复合线圈1和磁芯2的反射、吸收和磁屏蔽损耗，对干扰信号进一步抑制；再进入输出基板52经过第二电容622、第三电容623和第四电容624的旁路、反射和隔离，对干扰信号进行最后的抑制，最后通过管壳1输出端引脚输出。
通过上述电路，使得大功率电源的有用信号从输入端进入，极低衰减的从输出端输出；而对高频干扰信号，形成了大功率、大感量的电感和电容组成的网络，进行反射、吸收和屏蔽隔离，对干扰信号进一步抑制。
可选地，在该实施例中，所述复合线圈1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
可选地，在该实施例中，所述磁芯2为纳米晶矩形管状结构，通过制作模具、烧结成形、以及表面进行绝缘和防锈处理后制成，能够优化复合线圈的磁屏蔽和磁通量，减小磁泄漏，进一步提升滤波器的高频感抗、高频损耗等抑制高频电磁干扰。
可选地，在该实施例中，所述盖板4焊接在所述管壳3的开口端，从而密封所述管壳3。
具体的，管壳3和盖板4可通过平行缝焊完成气密封装，管壳和盖板通过气密封装实现法拉第笼屏蔽设计和气密封设计，提高滤波器的电磁屏蔽性能和环境适应性。
可选地，在该实施例中，所述盖板4的中间比边缘厚，较薄的盖板边缘可以保证管壳和盖板的边缘进行平行缝焊后的气密性，而盖板中间较厚可以保证盖板具有一定的机械强度。
可选地，在该实施例中，所述管壳3和盖板4采用可伐合金材料，并且表面镀金，能够提高产品的防腐能力
可选地，在该实施例中，所述管壳3上的引脚为采用铜芯复合引线的玻璃烧结绝缘端子，能够降低直流电阻，减小功耗，降低发热量。
综上可知，本发明的滤波器是将复合线圈用铜带绕制成矩形盘状并置于矩形管状磁芯中，构成滤波器用的大功率复合型电感，实现磁屏蔽和较高磁通量，提升了滤波器的功率和性能，本发明所述的各项技术首次应用于EMI滤波器领域，解决了大功率电感绕制难度大的问题。壳体底部根据元器件的外形采用立体结构设计，扩大内部空间，确保结构强度，管壳和盖板通过气密封装实现法拉第笼屏蔽设计和气密封设计，提高滤波器的电磁屏蔽性能和环境适应性，实现了产品的小体积、高功率、高性能和高可靠性。
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 (8)
1.一种高功率平板EMI滤波器，其特征在于，包括：复合线圈(1)、磁芯(2)、管壳(3)、盖板(4)、基板(5)、第一干扰抑制电路(61)和第二干扰抑制电路(62)；
所述复合线圈(1)为两条相互绝缘的导线绕制成的盘状结构，有4个引脚，分别为第一正输入端(111)、第一负输入端(113)、第一正输出端(122)和第一负输出端(124)；
所述磁芯(2)为管状，所述复合线圈(1)穿入所述磁芯(2)中；
所述管壳(3)为一端开口且中空的金属壳体，所述管壳(3)与开口相对的外表面的一端有3个引脚，分别为第二正输入端(311)、第二负输入端(313)和接地端(315)，另一端有2个引脚，分别为第二正输出端(322)和第二负输出端(324)，所述磁芯(2)固定在所述管壳(3)的腔体底部；
所述盖板(4)为金属板，用于密封所述管壳(3)；
所述基板(5)为印刷电路板，包括输入基板(51)和输出基板(52)，分别用于固定所述第一干扰抑制电路(61)和所述第二干扰抑制电路(62)，所述输入基板(51)固定在所述管壳(3)的腔体底部的一端，所述输出基板(52)固定在所述管壳(3)的腔体底部的另一端，所述第一正输入端(111)通过所述输入基板(51)与所述第二正输入端(311)连接，所述第一负输入端(113)通过所述输入基板(51)与所述第二负输入端(313)，所述第一正输出端(122)通过所述输出基板(52)与所述第二正输出端(322)连接，所述第一负输出端(124)通过所述输出基板(52)与所述第二负输出端(324)连接。
2.根据权利要求1所述的高功率平板EMI滤波器，其特征在于，所述第一干扰抑制电路(61)包括第一电容(611)，所述第二干扰抑制电路(62)包括第二电容(622)、第三电容(623)和第四电容(624)，所述第一电容的两端分别与所述第一正输入端(111)和第一负输入端(113)连接，所述第二电容(622)的两端分别与所述第一正输出端(122)和第一负输出端(124)连接，所述第三电容(623)和第四电容(624)串联后与所述第二电容(622)并联，所述第三电容(623)和第四电容(624)的公共端接地。
3.根据权利要求1所述的高功率平板EMI滤波器，其特征在于，所述复合线圈(1)采用寄生参数抵消法绕制。
4.根据权利要求1所述的高功率平板EMI滤波器，其特征在于，所述磁芯(2)为纳米晶矩形管状结构。
5.根据权利要求1所述的高功率平板EMI滤波器，其特征在于，所述盖板(4)焊接在所述管壳(3)的开口端，从而密封所述管壳(3)。
6.根据权利要求5所述的高功率平板EMI滤波器，其特征在于，所述盖板(4)的中间比边缘厚。
7.根据权利要求1所述的高功率平板EMI滤波器，其特征在于，所述管壳(3)和盖板(4)采用可伐合金材料，并且表面镀金。
8.根据权利要求1所述的高功率平板EMI滤波器，其特征在于，所述管壳(3)上的引脚为采用铜芯复合引线的玻璃烧结绝缘端子。
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2018
- 2018-11-30 CN CN201811458899.6A patent/CN109559868A/zh active Pending
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