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电磁兼容与 EMI抑制器件技术

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中心议题:

  • 电磁兼容新进展
  • 无源EMI滤波器性能改善设计
  • EMI滤波器小型化设计技术

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开关电源三高一低的发展趋势,使EMI滤波器面临着持续改进压力!本文介绍EMI滤波器的常见问题、发展趋势及改善EMI滤波器性能的办法;从滤波器L/C器件性能影响因素、L磁饱和/频率的影响、 LC温度的影响、滤波器L/C器件杂散耦合的影响、寄生参数/耦合的抑制五大方面分析无源EMI滤波器高频性能的改善方案;并介绍了平面集成设计(电磁集成;电容、电感集成)及混合集成设计两大EMI滤波器小型化设计技术。

一、电磁兼容新进展

开关电源三高一低的发展趋势,EMI滤波器面临着持续改进压力!
          一、电磁兼容新进展
EMI滤波器应达到高衰减性能、小体积、低成本。

EMI滤波器的常见问题:

  • 低频传导发射高
  • 高频传导/辐射发射高
  • 体积大

影响EMI滤波器性能/体积的因素:

  • L、C最小否? 从主电路结构、控制及频率方面来看LC对滤波器的性能影响
  • 拓扑优化否?拓扑是否优化要看阻抗失配的情况如何。
  • 材料影响否? 对于材料,主要考虑的是磁芯Bs/u’+ju’’
  • 寄生/耦合影响否?对于元器件之间的寄生/耦合作用是否影响滤波器的性能,主要是从器件工艺/布局方面来考虑,通过优化器件的布局来尽量减少影响作用,提高性能。

改善滤波器性能/体积的可能方法:

  • 低通滤波器的精细设计
  • 新型滤波器结构设计

二. 无源EMI滤波器性能改善设计
                     无源EMI滤波器性能改善设计
无源LC反射滤波或吸收滤波,可覆盖150kHz-1GHz。

              •EMI滤波器应处于阻抗失配状态
              •电感、电容应有足够的电压、电流容量
              •Ldm电感、Cx、Cy电容有最大值限制

如何选择EMI滤波器拓扑?

                  如何选择EMI滤波器拓扑?
如果一阶滤波器无法满足要求,可以使用多阶滤波器。

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 改善的CM/DM滤波器拓扑:

 改善的CM/DM滤波器拓扑:
                                      改善的CM/DM滤波器拓扑
滤波器L/C器件性能影响因素分析
 
电容引脚:
                             电容引脚:
 
电感
                           电感
        电感

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 改进方案
                                               改进方案

                                                             短管脚并小容值电容PCB引线也要短


                                    加大匝间距渐进绕组
                                                                     加大匝间距渐进绕组

 

L磁饱和/频率的影响
            L磁饱和/频率的影响
                                                         高饱和密度磁芯 合适横截面积
                         选择宽带磁材料、u"大的材料更适合高频
                                                        选择宽带磁材料、u"大的材料更适合高频

LC温度的影响
                                                           LC温度的影响
 滤波器L/C器件杂散耦合的影响
                                                          滤波器L/C器件杂散耦合的影响
                                                 滤波器L/C器件杂散耦合的影响

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寄生参数/耦合的抑制
                              寄生参数/耦合的抑制

 电感EPC的抑制
                                     电感EPC的抑制

 电容ESL抑制
                               电容ESL抑制
耦合的抑制
                  耦合的抑制

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EMI滤波器小型化设计技术

EMI的小型化主要受电源原始噪声大小、电感与电容体积影响,通过采用新型磁材料、平面化集成设计、混合滤波器设计的方式,可以有效减小其体积。
 
平面集成设计

平面电磁集成化
                               平面集成设计
                                   平面集成设计
                        平面电磁集成化

平面集成电容、电感集成
                                   平面集成电容、电感集成
   平面集成电容、电感集成

混合集成化
                混合集成化

小结:EMC标准的提升,要求抑制器件的高频性能进一步提升;EMI的小型化主要受电源原始噪声大小、电感与电容体积影响,通过采用新型磁材料、平面化集成设计、混合滤波器设计等方式,可以有效减小其体积。

 

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