平面磁集成EMI滤波器的等效并联电容分析

2  滤波器选材考虑

电源滤波器对高频EMI信号的抑制比低频EMI信号的消除容易得多，通常利用共模扼流圈的漏电感L所形成的差模电感就能消除0.3～30 MHz的传导干扰电平。设计和选用滤波电感器一定要根据电路的实际需要而定。一般0.01～0.1 MHz范围是差模干扰起主导作用．0.1～1 MHz范围内则是差模与共模干扰联合作用，而1～30 MHz范围主要是共模干扰起作用。因此，对滤波电感的磁性能要求完全不同。对共模电感要选用相对磁导率较高的材料，一般相对磁导率要达到15000左右；而差模则可选用相对磁导率低一点的，一般10～100左右。由于共模电容的地是接在机壳上，为了安全，共模电容不能太大，同时要选用介电常数高一点的，以增强电容的耐压能力。表1所列为不同物质的材料参数。

3  等效并联电容的分析

由于这种L-C平面磁集成结构的两绕组靠得很近，因此，电网中的各种噪声往往会通过它们之间的分布电容耦合进电路。解决这一问题的最好办法是在初级和次级两绕组间增加一个如图11所示的静电屏蔽层，其中C1和C2分别为初次级绕组与静电屏蔽层之间的分布电容。

考虑到一个实际电感带有的等效并联寄生电容，其等效阻抗为：

如果式(1)的分母中增加一项ω2L2C2(并且满足ω2L2C2=ω2L1C1)，那么有Z=jωL1，这样就会变为理想的电感。基于这个想法，可以把一个电感器平分为两部分，并且将其中点连接电容接地。其模型及等效电路分别如图12和13所示。而将图13分别进行解耦和Y／△变换，其得到的等效电路分别如图14和15所示。且其变换参数为：

若令Gg=4Ce，Z12=1／Y12=jωL，这时电感将成为一个理想电感，绕组间的寄生耦合电容将减为零，可达到我们所期望的目标。附加电容Cg可以通过外加电容来实现，也可以利用绕组与地之间的寄生电容来实现。

对于平面L-C磁集成结构，为得到期望的Gg，可在两绕组间加入地层，其平面结构如图16所示。设计时可采用：PlanaE43／10／28-3F和PLT43／28／4-3F3，绕组采用两层，每层3匝。绕组宽度为2mm，绝缘层厚度为0.07 mm。其等效电路如图17所示，若忽略绕组损耗和磁芯损耗，其中的L1、Cp1、Rp1t和Rs1分别为电感器第一半的电感和寄生参数；L2、Cp2、Rp2和Rs2分别为电感器另一半的参数；L3和Rs3为地层电感和电阻。忽略地层电阻时，其简化电路如图18所示。且有：

如果能满足Cg=4Ce，那么，线圈绕组间的寄生电容就可以减少至零。

来源：维库开发网