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分享:电磁兼容与 EMI抑制器件技术

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世纪电源网-SUN
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LV6
高级工程师
  • 2019-9-30 13:25:52
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
       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!
QQ截图20190930113329.png
       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
QQ截图20190930113455.png
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?
QQ截图20190930113602.png
       如果一阶滤波器无法满足要求,可以使用多阶滤波器。
改善的CM/DM滤波器拓扑:
QQ截图20190930113709.png
QQ截图20190930113723.png
滤波器L/C器件性能影响因素分析
电容引脚:
QQ截图20190930113843.png
电感
QQ截图20190930113852.png
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改进方案
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     短管脚并小容值电容PCB引线也要短
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             加大匝间距渐进绕组
L磁饱和/频率的影响
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           高饱和密度磁芯 合适横截面积
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LC温度的影响
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滤波器L/C器件杂散耦合的影响
QQ截图20190930131521.png
QQ截图20190930131531.png
寄生参数/耦合的抑制
QQ截图20190930131628.png
电感EPC的抑制
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电容ESL抑制
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耦合的抑制
QQ截图20190930131817.png
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

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QQ截图20190930132015.png
QQ截图20190930132024.png
平面集成电容、电感集成
QQ截图20190930132148.png
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混合集成化
QQ截图20190930132312.png
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。


wangdongchun
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