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      電磁兼容與 EMI抑制器件技術

      發布時間:2011-12-23 來源:哈爾濱工業大學深圳研究生院

      中心議題:

      • 電磁兼容新進展
      • 無源EMI濾波器性能改善設計
      • EMI濾波器小型化設計技術

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      跟名家學電磁兼容——標準、設計、故障分析
      http://m.gdnengbo.cn/art/artinfo/id/80014786

      開關電源三高一低的發展趨勢,使EMI濾波器面臨著持續改進壓力!本文介紹EMI濾波器的常見問題、發展趨勢及改善EMI濾波器性能的辦法;從濾波器L/C器件性能影響因素、L磁飽和/頻率的影響、 LC溫度的影響、濾波器L/C器件雜散耦合的影響、寄生參數/耦合的抑制五大方面分析無源EMI濾波器高頻性能的改善方案;并介紹了平面集成設計(電磁集成;電容、電感集成)及混合集成設計兩大EMI濾波器小型化設計技術。

      一、電磁兼容新進展

      開關電源三高一低的發展趨勢,EMI濾波器面臨著持續改進壓力!
                一、電磁兼容新進展
      EMI濾波器應達到高衰減性能、小體積、低成本。

      EMI濾波器的常見問題:

      • 低頻傳導發射高
      • 高頻傳導/輻射發射高
      • 體積大

      影響EMI濾波器性能/體積的因素:

      • L、C最小否? 從主電路結構、控制及頻率方面來看LC對濾波器的性能影響
      • 拓撲優化否?拓撲是否優化要看阻抗失配的情況如何。
      • 材料影響否? 對于材料,主要考慮的是磁芯Bs/u’+ju’’
      • 寄生/耦合影響否?對于元器件之間的寄生/耦合作用是否影響濾波器的性能,主要是從器件工藝/布局方面來考慮,通過優化器件的布局來盡量減少影響作用,提高性能。

      改善濾波器性能/體積的可能方法:

      • 低通濾波器的精細設計
      • 新型濾波器結構設計

      二. 無源EMI濾波器性能改善設計
                           無源EMI濾波器性能改善設計
      無源LC反射濾波或吸收濾波,可覆蓋150kHz-1GHz。

                    •EMI濾波器應處于阻抗失配狀態
                    •電感、電容應有足夠的電壓、電流容量
                    •Ldm電感、Cx、Cy電容有最大值限制

      如何選擇EMI濾波器拓撲?

                        如何選擇EMI濾波器拓撲?
      如果一階濾波器無法滿足要求,可以使用多階濾波器。[page]
       改善的CM/DM濾波器拓撲:

       改善的CM/DM濾波器拓撲:
                                            改善的CM/DM濾波器拓撲
      濾波器L/C器件性能影響因素分析
       
      電容引腳:
                                   電容引腳:
       
      電感
                                 電感
              電感[page]
       改進方案
                                                     改進方案

                                                                   短管腳并小容值電容PCB引線也要短


                                          加大匝間距漸進繞組
                                                                           加大匝間距漸進繞組

       

      L磁飽和/頻率的影響
                  L磁飽和/頻率的影響
                                                               高飽和密度磁芯 合適橫截面積
                               選擇寬帶磁材料、u"大的材料更適合高頻
                                                              選擇寬帶磁材料、u"大的材料更適合高頻

      LC溫度的影響
                                                                 LC溫度的影響
       濾波器L/C器件雜散耦合的影響
                                                                濾波器L/C器件雜散耦合的影響
                                                       濾波器L/C器件雜散耦合的影響[page]
      寄生參數/耦合的抑制
                                    寄生參數/耦合的抑制

       電感EPC的抑制
                                           電感EPC的抑制

       電容ESL抑制
                                     電容ESL抑制
      耦合的抑制
                        耦合的抑制[page]

      EMI濾波器小型化設計技術

      EMI的小型化主要受電源原始噪聲大小、電感與電容體積影響,通過采用新型磁材料、平面化集成設計、混合濾波器設計的方式,可以有效減小其體積。
       
      平面集成設計

      平面電磁集成化

                                     平面集成設計
                                         平面集成設計
                              平面電磁集成化

      平面集成電容、電感集成
                                         平面集成電容、電感集成
         平面集成電容、電感集成

      混合集成化
                      混合集成化

      小結:EMC標準的提升,要求抑制器件的高頻性能進一步提升;EMI的小型化主要受電源原始噪聲大小、電感與電容體積影響,通過采用新型磁材料、平面化集成設計、混合濾波器設計等方式,可以有效減小其體積。

       

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