CN1391333A - 一种差模和共模集成滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种差模和共模集成滤波器。已有的集成滤波器其差模和共模磁道之间存在较大的相互影响，而且实施较为复杂。本发明提供差模和共模集成滤波器，包括磁心、两线圈和用于绕制线圈的骨架，磁心包括E型磁心和日型磁心、骨架扣在日型磁心的中柱上，E型磁心竖置于日型磁心的中柱或卧置于日型磁心的一个窗口上，E型磁心的柱体朝向日型磁心的中柱，E型磁心的中柱位于两线圈之间。本发明还提供了口型磁心与E型磁心组合的结构。

Description

一种差模和共模集成滤波器
本发明涉及一种滤波器，尤其涉及一种差模和共模集成滤波器。
在开关电源中，由于电路工作在开关状态，不可避免地会产生电磁干扰信号，这些干扰信号分为辐射和传导两种情况。在传导干扰信号中，又分差模和共模干扰信号。这些信号不仅影响自身电路的正常工作，还会通过辐射或传导方式影响其他电器的工作。因而必须采取措施抑制这些干扰信号。
图1示出了干扰信号的种类与传导途径。如图1所示，传统的差模和共模滤波器一般由两个部分组成，其中一部分称共模滤波器，由电感器L101和L102组成，另一部分称为差模滤波器，由L103和L104组成。图1A示出了共模干扰信号的传导途径，此信号产生于线与地之间，因相位和幅值为相同，所以称为共模干扰信号。图1B示出了差模干扰信号的传导途径，此信号产生于线与线之间，称为差模干扰信号。通常采用大电感值滤波器L101和L102来抑制共模干扰信号，图中的电感器L101和L102就是绕在同一磁心上的共模电感。电感器L103和L104是分别串在电路当中用来抑制差模信号的电感。
图1所示的传统的滤波器是将共模滤波器和差模滤波器分立实现的。目前，在该技术领域中，发展出了一种将差共模滤波电感集成在同一磁心的技术。图2为MOTOROLA公司开发的集成滤波器的结构图。其磁心包括一个E型磁心201和I型磁心202，两线圈203和204绕在I型磁心202上。图中箭头所指的磁通Φdm和Φcm分别为差模信号磁通和共模信号磁通。这种结构的好处是线圈骨架可以用一个，两个绕组可同时绕在其上。调节E型磁心201三个磁柱上的气隙便可调整差模和共模电感值。但这种有气隙的磁心结构会使共模电感值受到影响，因为共模信号磁通路径上的气隙实际上不可能完全为零。另外，由于差模磁通ΦDM与共模磁通ΦCM的路径在磁心的整个外围部分重合，这bn会直接影响共模电感值，因为差模磁通会使得磁心的有效磁导率下降。
图3所示的是Powercube公司开发的差共模集成方案(其专利号为US05319343)。图3中，绕组64和68和绕组66和70所形成的电感实际上是差模电感(76和78)和共模电感(72和74)的合成，如图3B所示。绕组62单独形成差模电感。该磁心结构和绕组布置的好处是中心柱上的绕组和绕在磁心上下部分的绕组彼此不影响，相互独立，而且中心柱上的磁通只跟绕组62有关。但这种方案在具体实施上还是很麻烦的。
因此，本发明的目的在于提供一种共模和差模电感之间的影响小，性能好，且实施较为简单的差模和共模集成滤波器。
根据本发明的上述目的，本发明提供一种差模和共模集成滤波器，包括磁心、两线圈和用于绕制线圈的骨架，所述磁心包括E型磁心和日型磁心，所述骨架扣在所述日型磁心的中柱上，两所述线圈绕制在所述骨架上，并且，所述E型磁心竖置于所述日型磁心的中柱上，所述E型磁心的磁柱体立面朝向所述日型磁心的中柱，所述E型磁心的中柱位于两所述线圈之间。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种差模和共模集成滤波器，包括磁心、两线圈和用于绕制线圈的骨架，所述磁心包括E型磁心和日型磁心，所述骨架扣在所述日型磁心的中柱上，两所述线圈绕制在所述骨架上，并且，所述E型磁心卧置于所述日型磁心的一个窗口上，所述E型磁心的中柱位于两所述线圈之间。
根据本发明的再一方面，本发明还提供一种差模和共模集成滤波器，包括磁心、两线圈和用于绕制线圈的骨架，所述磁心包括E型磁心和口型磁心，所述骨架扣在所述口型磁心的框柱上，两所述线圈绕制在所述骨架上，并且，所述E型磁心平置于所述口型磁心的边上，所述E型磁心的中柱位于两所述线圈之间。
根据本发明的再一方面，本发明还提供一种差模和共模集成滤波器，包括磁心、两线圈和用于绕制线圈的骨架，所述磁心包括E型磁心和口型磁心，所述骨架扣在所述口型磁心的框柱上，两所述线圈绕制在所述骨架上，并且，所述E型磁心卧置于所述口型磁心的窗口上，所述E型磁心的中柱位于两所述线圈之间。
如上所述，由于本发明采用了上述的结构，使差模和共模磁通的共同路径达到最短(这一点通过后面的实施例将能更清楚地看到)，从而避免了由于差模信号的影响而导致电感值的下降，并且，这种结构的集成滤波器在实施时也很容易。
下面结合附图详细描述本发明的实施例。图中：
图1是用于图示干扰信号的种类和传导途径的示意图；
图2是已有技术中一种集成滤波器的结构示意图；
图3是已有技术中另一种集成滤波器的结构示意图，其中，图3B是图3A的结构示意图的等效电路图；
图4示出了本发明的一种差模和共模集成滤波器的一个实施例的结构示意图；
图5示出了本发明的一种差模和共模集成滤波器的另一个实施例的结构示意图；
图6示出了本发明的一种差模和共模集成滤波器的再一个实施例的结构示意图；
图7示出了本发明的一种差模和共模集成滤波器的再一个实施例的结构示意图；
图8示出了本发明的一种差模和共模集成滤波器的再一个实施例的结构示意图；
如图4所示的实施例，本发明的差模和共模集成滤波器包括一个日型磁心401和一个E型磁心402。绕制绕圈403和404的骨架405扣在日型磁心401的中柱上，以图4C的所示的方式，E型磁心402竖置于日型磁心401的中柱，并且E型磁心402的中柱位于两线圈403和404之间。这种结构的集成滤波器的制造方法可以如下：先准备一个日型磁心401和一个E型磁心402，然后，线圈骨架405扣在日型磁心401的中柱上，再将两个绕组线圈403和404绕制在该骨架405上，最后再将E型磁心402竖置于日型磁心401的中柱上。从而形成如图4B所示的集成滤波器。从图4A和B中可以看出，共模磁通Φcm与差模磁通Φdm的共同路径只存在于日型磁心401的中柱上，因此，这种结构的优点是差模和共模磁通的共同路径较短，从而避免了由于差共模磁通或工作电流的影响而导致电感值下降，改善了对干扰信号的抑制作用。
在本实施例中，E型磁心402可以采用低磁导率、较高饱和磁密的材料制成，以适合差模信号的磁通，日型磁心401可以采用高磁导率材料制成，以更为有效地抑制共模信号。
再者，如图4B中可以看出，在E型磁心402的中柱与日型磁心401的中柱之间留有一个气隙406，调节气隙406的大小，可以调节本发明的集成滤波器的差模电感值。气隙406的调节可以通过调节E型磁心402的中柱的长度来实现。共模电感值的调节可以通过调节绕组线圈403和404的匝数来实现，一般将绕组线圈403和404的匝数设置成相同。
图5示出了本发明的差模和共模集成滤波器的另一个实施例的结构示意图。图5所示的实施例的组成与图4的实施例相同，其结构上的差异在于E型磁心502卧置于日型磁心501的一个窗口上。
图6所示的实施例的磁心包含了两个日型磁心，一个日型磁心601为原来的共模波器的磁心，另一个日型磁心602与磁心601呈相交布置，开成一个“田”字型。日型磁心可以看成两个E型磁心的合并。从图6中也可以看出，这种结构的集成滤波器也具有差模和共模磁通的共同路径最短的优点。
图7示出了本发明的差模和共模集成滤波器的再一个实施例。在该实施例中，采用了口型磁心与E型磁心的结构。如图7所示，本实施例的差模和共模集成滤波器包括一个口型磁心701和一个E型磁心702。绕制绕圈703和704的骨架705扣在口型磁心701的框柱上，E型磁心702平置于口型磁心701的边上，E型磁心702的中柱位于两线圈703和704之间。这种结构的集成滤波器的制造方法可以如下：先准备一个口型磁心701和一个E型磁心702，然后，线圈骨架705扣在口型磁心701的中柱上，再将两个绕组线圈703和704绕制在骨架705上，最后再将E型磁心702竖置于口型磁心701的中柱上。从而形成如图7B所示的集成滤波器。从图7B中可以看出，共模磁通Φcm与差模磁通Φdm的共同路径只存在于E型磁心702的中柱上，因此，这种结构的优点是差模和共模磁通的共同路径较短，从而避免了由于差共模磁通或工作电流的影响而导致电感值下降，改善了对干扰信号的抑制作用。
同样，在本实施例中，E型磁心702可以采用低磁导率、较高饱和磁密的材料制成，以适合差模信号的磁通，口型磁心701可以采用高磁导率材料制成，以更为有效地抑制共模信号。
再者，如图7B中可以看出，在E型磁心702的中柱与口型磁心701的中柱之间留有一个气隙706，调节该气隙706的大小，可以调节本发明的集成滤波器的差模电感值。该气隙706的调节可以通过调节E型磁心702的中柱的长度来实现。共模电感值的调节可以通过调节绕组线圈703和704的匝数来实现，一般将绕组线圈703和704的匝数设置成相同。
图8示出的实施例的组成与图7的实施例相同，其结构上的差异在于E型磁心802卧置于口型磁心801的窗口上。图8所示的实施例能达到与图7所示的实施例相同的效果。
上面详细描述了本发明的具体实施例。但应当理解，本发明的实施方式并不仅限于这些实施例，这些实施例的描述仅用于帮助理解本发明的精神。在本发明所揭示的精神下，对本发明所作的各种变化例，都应包含在本发明的范围内。本发明的专利保护范围应当由所附的权利要求书来限定。

Claims (9)

1、一种差模和共模集成滤波器，包括磁心、两线圈和用于绕制线圈的骨架，其特征在于，所述磁心包括E型磁心和日型磁心，所述骨架扣在所述日型磁心的中柱上，两所述线圈绕制在所述骨架上，并且，所述E型磁心竖置于所述日型磁心的中柱上，所述E型磁心的磁柱体立面朝向所述日型磁心的中柱，所述E型磁心的中柱位于两所述线圈之间。
2、一种差模和共模集成滤波器，包括磁心、线圈和用于绕制线圈的骨架，其特征在于，所述磁心包括E型磁心和日型磁心，所述骨架扣在所述日型磁心的中柱上，两所述线圈绕制在所述骨架上，并且，所述E型磁心卧置于所述日型磁心的一个窗口上，所述E型磁心的中柱位于两所述线圈之间。
3、如权利要求2所述的差模和共模集成滤波器，其特征在于，还包括一个E型磁心，卧置于所述日型磁心的另一个窗口上，所述两个E型磁心柱体相对设置，且柱体相连，形成一个日型磁心。
4、一种差模和共模集成滤波器，包括磁心、线圈和用于绕制线圈的骨架，其特征在于，所述磁心包括E型磁心和口型磁心，所述骨架扣在所述口型磁心的框柱上，两所述线圈绕制在所述骨架上，并且，所述E型磁心平置于所述口型磁心的边上，所述E型磁心的中柱位于两所述线圈之间。
5、一种差模和共模集成滤波器，包括磁心、线圈和用于绕制线圈的骨架，其特征在于，所述磁心包括E型磁心和口型磁心，所述骨架扣在所述口型磁心的框柱上，两所述线圈绕制在所述骨架上，并且，所述E型磁心卧置于所述口型磁心的窗口上，所述E型磁心的中柱位于两所述线圈之间。
6、如权利要求1至3之一所述的差模和共模集成滤波器，其特征在于，所述E型磁心由低磁导率、较高饱和磁密的材料制成，所述日型磁心由高磁导率材料制成。
7、如权利要求4或5所述的差模和共模集成滤波器，其特征在于，所述E型磁心由低磁导率、较高饱和磁密的材料制成，所述口型磁心由高磁导率材料制成。
8、如权利要求1所述的差模和共模集成滤波器，其特征在于，所述E型磁心与日型磁心的中柱之间留有气隙。
9、如权利要求4所述的差模和共模集成滤波器，其特征在于，所述E型磁心与口型磁心的中柱之间留有气隙。
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