CN111865260A - 滤波器布局结构、滤波器和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种滤波器布局结构、滤波器和电子设备。该滤波器布局结构包括第一共模扼流圈(1)和第二共模扼流圈(2)，第一共模扼流圈(1)的最大漏磁磁通方向为第一方向，第二共模扼流圈(2)的最大漏磁磁通方向为第二方向，第一方向和第二方向之间不相平行。根据本申请的滤波器布局结构，能够减少共模扼流圈与共模扼流圈之间的近场耦合，增强滤波器的衰减性能，提高滤波器的滤波能力。
Description
技术领域
本申请属于电磁滤波技术领域，具体涉及一种滤波器布局结构、滤波器和电子设备。
背景技术
电源线是传导电磁骚扰(EMI)传入和传出设备的主要途径，通过电源线，电网侧的电磁骚扰可以传入设备，干扰设备的正常工作，设备产生的电磁骚扰也可能通过电源线传播到电网中，干扰其他连网设备的正常工作。
电源EMI滤波器的作用是：允许设备正常工作所需的频率(通常市电为50/60Hz)进出设备，而对电磁骚扰频率有较大的衰减作用。
电源EMI滤波器通常由共模扼流圈、X电容、Y电容组成。共模扼流圈一般绕制在环形磁芯上，相线和零线绕组绕制方式相同，匝数相同，同名端反向。X电容跨接在相线和零线之间，一般采用形状为长方体的薄膜安规电容。Y电容通常以两个为一组，其中一个接于相线和保护接地(PE)之间，另一个接于零线和PE之间，一组内的两个Y电容标称值通常相等，Y电容通常采用瓷片电容。
然而现有的共模扼流圈与共模扼流圈之间由于结构设计不合理，因此会产生较大的进场耦合，从而减弱了滤波器的衰减性能，降低了滤波器的滤波能力。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种滤波器布局结构、滤波器和电子设备，能够减少共模扼流圈与共模扼流圈之间的近场耦合，增强滤波器的衰减性能，提高滤波器的滤波能力。
为了解决上述问题，本申请提供一种滤波器布局结构，包括第一共模扼流圈和第二共模扼流圈，第一共模扼流圈的最大漏磁磁通方向为第一方向，第二共模扼流圈的最大漏磁磁通方向为第二方向，第一方向和第二方向之间不相平行。
优选地，第一方向垂直于第二方向。
优选地，滤波器布局结构还包括对应于第一共模扼流圈设置的第一X电容，第一X电容平行或垂直于第一方向。
优选地，滤波器布局结构还包括对应于第二共模扼流圈设置的第二X电容，第二X电容平行或垂直于第二方向。
优选地，第一共模扼流圈的外周侧设置有一级共模电容，一级共模电容包括两个成对设置的Y电容。
优选地，第二共模扼流圈对应设置有二级共模电容，二级共模电容包括两个成对设置的Y电容。
优选地，Y电容为陶瓷电容，陶瓷电容的r-θ平面与该陶瓷电容所对应的共模扼流圈的最大漏磁磁通方向平行。
优选地，二级共模电容设置在第二共模扼流圈的端面外侧，且两个Y电容分别设置在第二X电容的相对两侧。
优选地，第一共模扼流圈和/或第二共模扼流圈采用差/共一体环形磁芯，磁芯竖装。
优选地，第一共模扼流圈和/或第二共模扼流圈的环形磁芯绕组采用单层线圈顺序绕制。
优选地，第一共模扼流圈和/或第二共模扼流圈的环形磁芯绕组采用多层线圈分段绕制或对半绕制，段与段之间采用绝缘材料绝缘。
根据本申请的另一方面，提供了一种滤波器，采用了上述的滤波器布局结构。
根据本申请的再一方面，提供了一种电子设备，包括滤波器，该滤波器为上述的滤波器。
本申请提供的滤波器布局结构，包括第一共模扼流圈和第二共模扼流圈，第一共模扼流圈的最大漏磁磁通方向为第一方向，第二共模扼流圈的最大漏磁磁通方向为第二方向，第一方向和第二方向之间不相平行。在本实施例中，滤波器布局结构采用了第一共模扼流圈和第二共模扼流圈的最大漏磁磁通方向不相平行的结构，避免了第一共模扼流圈和第二共模扼流圈的最大漏磁磁通方向相同所带来的近场耦合强度，因此能够减小两个共模扼流圈之间的近场耦合效应，增强滤波器的衰减性能，提高滤波器的滤波能力。
附图说明
图1为本申请实施例的第一种滤波器布局结构示意图；
图2为本申请实施例的第二种滤波器布局结构示意图。
附图标记表示为：
1、第一共模扼流圈；2、第二共模扼流圈；3、第一X电容；4、第二X电容；5、Y电容。
具体实施方式
结合参见图1至图2所示，根据本申请的实施例，滤波器布局结构包括第一共模扼流圈1和第二共模扼流圈2，第一共模扼流圈1的最大漏磁磁通方向为第一方向，第二共模扼流圈2的最大漏磁磁通方向为第二方向，第一方向和第二方向之间不相平行。
在本实施例中，滤波器布局结构采用了第一共模扼流圈1和第二共模扼流圈2的最大漏磁磁通方向不相平行的结构，避免了第一共模扼流圈1和第二共模扼流圈2的最大漏磁磁通方向相同所带来的近场耦合强度，因此能够减小两个共模扼流圈之间的近场耦合效应，增强滤波器的衰减性能，提高滤波器的滤波能力。为了较大程度地减小两个共模扼流圈之间的近场耦合效应，第一方向和第二方向之间的夹角应该在45°～90°。
优选地，第一方向垂直于第二方向，可以使得第一共模扼流圈1和第二共模扼流圈2的最大漏磁磁通方向相互垂直，从而有效避免或者最大程度地减小两个共模扼流圈之间的近场耦合效应，增强滤波器的衰减性能，提高滤波器的滤波能力。
滤波器布局结构还包括对应于第一共模扼流圈1设置的第一X电容3，第一X电容3平行或垂直于第一方向。当第一X电容3平行于第一方向时，可以保证第一X电容3能够具有较好的抑制差模干扰的效果，如图1所示。当第一X电容3垂直于第一方向时，能够节省PCB板的安装空间，使得滤波器布局结构更加紧凑，减小空间占用，如图2所示。
滤波器布局结构还包括对应于第二共模扼流圈2设置的第二X电容4，第二X电容4平行或垂直于第二方向。当第二X电容4平行于第二方向时，可以保证第二X电容4能够具有较好的抑制差模干扰的效果，如图1所示。当第二X电容4垂直于第二方向时，能够节省PCB板的安装空间，使得滤波器布局结构更加紧凑，减小空间占用，如图2所示。
在第一X电容3平行于第一方向时，第一X电容3设置在第一共模扼流圈1的端面外的一侧，且位于第一共模扼流圈1的径向外边缘，沿着第一共模扼流圈1的轴向方向，第一X电容3的投影位于第一共模扼流圈1的投影范围内。
在第一X电容3垂直于第一方向时，第一X电容3设置在第一共模扼流圈1的端面外的一侧，且位于第一共模扼流圈1的中心位置，沿着第一共模扼流圈1的轴向方向，第一X电容3的投影位于第一共模扼流圈1的投影范围内，且对应于第一共模扼流圈1的中心区域。
第一共模扼流圈1的外周侧设置有一级共模电容，一级共模电容包括两个成对设置的Y电容5。一级共模电容的两个Y电容设置在第一共模扼流圈1的同一直径的两端，且位于第一共模扼流圈1的周向外侧，可以保证良好的共模干扰抑制效果。
第二共模扼流圈2对应设置有二级共模电容，二级共模电容包括两个成对设置的Y电容5。
优选地，Y电容5为陶瓷电容，陶瓷电容的r-θ平面与该陶瓷电容所对应的共模扼流圈的最大漏磁磁通方向平行。当采用陶瓷Y电容时，Y电容的内部结构可以看作一个小感应线圈，若漏磁通穿过r-θ平面会产生感应电流，Y电容的滤波效果会变差，因此，通过将陶瓷电容的r-θ平面与该陶瓷电容所对应的共模扼流圈的最大漏磁磁通方向平行，能够避免该Y电容所对应的共模扼流圈的最大漏磁磁通穿过r-θ平面产生感应电流，有效保证Y电容的滤波效果。
二级共模电容设置在第二共模扼流圈2的端面外侧，且两个Y电容5分别设置在第二X电容4的相对两侧。将二级共模电容的两个Y电容5远离第二共模扼流圈2进行布局，也可以有效减小Y电容产生的感应电流，提高Y电容的滤波效果。
在本实施例中，第一共模扼流圈1和/或第二共模扼流圈2采用差/共一体环形磁芯，磁芯竖装。此处的磁芯竖装是指环形磁芯z轴轴线与印刷电路板平面平行。
优选地，第一共模扼流圈1和/或第二共模扼流圈2的环形磁芯绕组采用单层线圈顺序绕制。通过单层线圈顺序绕制的方式形成环形磁芯绕组，能够降低匝间寄生电容，有效抑制共模扰动信号，增强滤波效果。
第一共模扼流圈1和/或第二共模扼流圈2的环形磁芯绕组也可以采用多层线圈分段绕制或对半绕制，段与段之间采用绝缘材料绝缘，从而更好地满足共模扼流圈的工艺要求，更加方便形成所需规格的共模扼流圈。
在进行设计的过程中，共模扼流圈漏磁磁通方向的判定方法如下：通过共模扼流圈上的第一绕组的尾部接第二绕组的头部的方式通入共模电流，利用环形天线配合频谱分析仪实施测量，环形天线以自身直径为轴旋转，旋转轴垂直于印刷电路板，频谱分析仪接收到信号最强的方向即为共模扼流圈漏磁磁通最大方向；也可以通过电磁场数值仿真得到共模扼流圈漏磁通的磁感线，判定最大漏磁磁通方向。
在将上述的共模扼流圈、X电容和Y电容安装在PCB板上时，可以在X电容与共模扼流圈的布线之间、两个共模扼流圈的布线之间进行打过孔处理，形成过孔结构，从而降低PCB布线上的交流电感值。在X电容入线和出线位置也可以进行打过孔，从而进一步提高滤波器的滤波能力。
根据本申请的实施例，滤波器采用了上述的滤波器布局结构。该滤波器例如为电源EMI滤波器。
根据本申请的实施例，电子设备包括滤波器，该滤波器为上述的滤波器。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (13)
1.一种滤波器布局结构，其特征在于，包括第一共模扼流圈(1)和第二共模扼流圈(2)，所述第一共模扼流圈(1)的最大漏磁磁通方向为第一方向，所述第二共模扼流圈(2)的最大漏磁磁通方向为第二方向，所述第一方向和所述第二方向之间不相平行。
2.根据权利要求1所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向。
3.根据权利要求1或2所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述滤波器布局结构还包括对应于所述第一共模扼流圈(1)设置的第一X电容(3)，所述第一X电容(3)平行或垂直于所述第一方向。
4.根据权利要求1或2所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述滤波器布局结构还包括对应于所述第二共模扼流圈(2)设置的第二X电容(4)，所述第二X电容(4)平行或垂直于所述第二方向。
5.根据权利要求1或2所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述第一共模扼流圈(1)的外周侧设置有一级共模电容，所述一级共模电容包括两个成对设置的Y电容(5)。
6.根据权利要求4所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述第二共模扼流圈(2)对应设置有二级共模电容，所述二级共模电容包括两个成对设置的Y电容(5)。
7.根据权利要求6所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述Y电容(5)为陶瓷电容，所述陶瓷电容的r-θ平面与该陶瓷电容所对应的所述共模扼流圈的最大漏磁磁通方向平行。
8.根据权利要求6所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述二级共模电容设置在所述第二共模扼流圈(2)的端面外侧，且两个Y电容(5)分别设置在所述第二X电容(4)的相对两侧。
9.根据权利要求1或2所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述第一共模扼流圈(1)和/或所述第二共模扼流圈(2)采用差/共一体环形磁芯，磁芯竖装。
10.根据权利要求9所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述第一共模扼流圈(1)和/或所述第二共模扼流圈(2)的环形磁芯绕组采用单层线圈顺序绕制。
11.根据权利要求9所述的滤波器布局结构，其特征在于，所述所述第一共模扼流圈(1)和/或所述第二共模扼流圈(2)的环形磁芯绕组采用多层线圈分段绕制或对半绕制，段与段之间采用绝缘材料绝缘。
12.一种滤波器，其特征在于，采用了权利要求1至11中任一项所述的滤波器布局结构。
13.一种电子设备，包括滤波器，其特征在于，所述滤波器为权利要求12所述的滤波器。
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