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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！

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？

如果一阶滤波器无法满足要求，可以使用多阶滤波器。

[p]
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：

电感

[p]
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

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

LC温度的影响

滤波器L/C器件杂散耦合的影响

[p]
寄生参数/耦合的抑制

电感EPC的抑制

电容ESL抑制

耦合的抑制

[p]

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




平面集成电容、电感集成



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。