基于差共模濾波器濾波電感集成的研究
本文在文獻[1]所提出的差共模集成濾波器的基礎上，通過改變磁芯的結構對差共模集成電感進行集成，減小濾波器無源器件的體積與高度，提高磁件的利用率，為電力電子的系統集成提供技術支持。文中推導出了集成磁件的等效電路，給出了集成磁件的設計結果。最后給出了實驗結果，驗證了本設計的有效性。
關鍵詞：濾波器? 磁集成 差模 共模
Abstract: Paper illustrates the integration of the common mode and differential mode integrated inductor based on the common mode and differential mode integrated filter in reference [1], it can attain the decreasing of the filter’s volume and height and the increasing of the utilized rate of the magnetic core, then provide the technical support. In this paper, equivalent circuit of integrated magnetic components was gained and its design results was given. At last, its experiment results proved this design’s validity.
Key words: filter?? integrated magnetic?? common mode?? differential mode
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1?引言
目前電源產品都是朝著頻率高、體積小、重量輕的方向發展，這就要求盡量減小其內部每一個元器件的體積，因此EMI濾波器必須適應電源產品小型化的發展需求。為此，采用磁集成技術即采用磁件將濾波器中的差共模電感從結構上集成到一起，進而減少磁性元件的數量，減小體積，提高功率密度。

2? 改進結構的引入
圖1所示即為開關電源EMI濾波器的典型結構，它既可以濾除共模噪聲，又可以濾除差模噪聲。圖中，L1和L2為兩個單獨的差模電感，其鐵心為鐵氧體棒或鐵粉芯環，電感量一般為幾十至幾百微亨，C1和C4為差模電容，一般為陶瓷電容或聚乙酯薄膜電容，電容量一般選0.047~0.22微法，L1和L2，及C1和C4組成差模噪聲濾波器，濾除差模噪聲；L3和L4為共模電感，繞在同一個鐵氧體環上，電感量約為幾毫亨, C2和C3為共模電容，電容量約為幾納法，L3和L4 及C2和C3組成共模噪聲濾波器，濾除共模噪聲。圖2是文獻[1]提出的差共模集成濾波器，即將差共模電感集成到一起，其中大環采用的是高磁導率鐵氧體材料，小環采用的是低磁導率鐵粉芯材料。由于原結構需要兩種磁芯材料，并且體積較大，現在將圖2所示的結構作一下改進，如圖3所示，磁芯材料為鐵氧體，中間的閉合磁路磁導率很高，用來抑制共模噪聲，兩側的帶有氣隙的磁路磁導率較低，相當于鐵粉芯，用來抑制差模噪聲。其中，可以通過改變兩側柱磁芯的長短來改變氣隙的大小，進而改變差共模電感量。