Emi滤波器及电源emi滤波器接入电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种EMI滤波器及电源EMI滤波器接入电路，其中，该EMI滤波器包括：可调共模电感；第一差模工作电容，与可调共模电感的输入端并联；第二差模工作电容，与可调共模电感的输出端并联；可调差模电感，输入端与可调共模电感的输出端串联；第一共模工作电容和第二共模工作电容，与可调差模电感的输入端串联，第一共模工作电容和第二共模工作电容相互之间形成并联结构。通过本实用新型实施例使得EMI滤波器可以在传导干扰频率范围内能够提供较高的插入损耗，以便最大程度地衰减EMI信号，使得设备的电磁可以满足标准，有效提高了滤波效果。
【专利说明】
EMI滤波器及电源EMI滤波器接入电路
技术领域
[0001]本实用新型涉及电路滤波技术领域，具体而言，涉及一种EMI滤波器及电源EMI滤波器接入电路。
【背景技术】
[0002]随着电子产品及与电力电子器件有关的变换装置的广泛应用，电磁干扰(Electromagnetic Interference，简称为EMI)日益严重，而且成为了一种公害。空调产生的传导干扰可以通过EMI电源滤波器降低到电磁兼容标准要求的范围内。EMI滤波器的插入损耗与源阻抗和负载阻抗有直接的关系，因此，即使EMI滤波器的插入损耗设计值可以达到标准，如果对EMI滤波器使用不当，也可能因为源阻抗和负载阻抗的变化而得不到最佳的滤波效果。
[0003]针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型实施例提供了一种EMI滤波器，用以提高滤波效果，该EMI滤波器包括:
[0005]可调共模电感;第一差模工作电容，与所述可调共模电感的输入端并联;第二差模工作电容，与所述可调共模电感的输出端并联;可调差模电感，输入端与所述可调共模电感的输出端串联;第一共模工作电容和第二共模工作电容，与所述可调差模电感的输入端串联，所述第一共模工作电容和所述第二共模工作电容相互之间形成并联结构;其中，所述第一差模工作电容和所述第二差模工作电容与所述可调差模电感组成二阶LC滤波器。
[0006]在一个实施方式中，上述EMI滤波器还包括:泄放电阻，并联在所述可调共模电感的输出端和所述可调差模电感的输入端之间。
[0007]在一个实施方式中，上述EMI滤波器还包括:控制器，与所述EMI滤波器的输入端口和所述EMI滤波器的输出端口相连，用于采样所述EMI滤波器输入端口的电压电流信号和输出端口的电压电流信号，并根据所述输入端口的电压电流信号和输出端口的电压电流信号计算出源阻抗和负载阻抗，根据所述源阻抗和负载阻抗确定所述可调共模电感和所述可调差模电感的电感值。
[0008]在一个实施方式中，所述可调共模电感的铁芯为管状结构，所述可调差模电感的铁芯为管状结构。
[0009]在一个实施方式中，所述可调共模电感沿管状铁芯内外绕有交流控制绕组，沿管状铁芯外围绕有直流主绕组，其中，交直流绕组和对应的交直流磁通相互正交。
[0010]在一个实施方式中，所述可调差模电感沿管状铁芯内外绕有直流控制绕组，沿管状铁芯外围绕有交流主绕组，其中，交直流绕组和对应的交直流磁通相互正交。
[0011]本实用新型实施例还提供了一种电源EMI滤波器接入电路，该电路包括:电源;源阻抗，与所述电源串联;上述EMI滤波器，输入端口与所述电源和所述源阻抗形成并联结构；负载阻抗，与所述EMI滤波器的输出端口形成并联结构。
[0012]在上述实施例中，在EMI滤波器中设置了两个参数可调的电感，搭配共模工作电容和差模工作电容形成一个电源EMI两级滤波器，因为电感的参数是可调的，因此可以根据实际需要进行电感参数的调整，从而使得EMI滤波器可以在传导干扰频率范围内能够提供较高的插入损耗，以便最大程度地衰减EMI信号，使得设备的电磁可以满足标准，有效提高滤波效果。
【附图说明】
[0013]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0014]图1是根据本实用新型实施例的EMI滤波器的电路示意图；
[0015]图2是根据本实用新型实施例的电源EMI滤波器接入电路的电路示意图；
[0016]图3是根据本实用新型实施例的EMI滤波器的具体电路示意图；
[0017]图4是根据本实用新型实施例的可调共模电感的电磁结构示意图；
[0018]图5是根据本实用新型实施例的可调差模电感的电磁结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0020]考虑到常规的空调电源EMI滤波器的各个器件的参数都是固定的，由于源阻抗和负载阻抗的变化，往往得不到较好的滤波效果。为此，在本实用新型实施例中提供了一种EMI滤波器，如图1所示，可以包括:
[0021]可调共模电感LI;差模工作电容CX，与可调共模电感LI的输入端并联;共模工作电容CY与可调差模电感L2组成LC 二阶滤波;可调差模电感L2，输入端与可调共模电感LI的输出端串联;差模工作电容CX串联在回路中，消除差模信号共模工作电容CY直接接地，消除共模信号，
[0022]在上述实施例中，在EMI滤波器中设置了两个参数可调的电感，搭配共模工作电容和差模工作电容形成一个电源EMI两级滤波器，因为电感的参数是可调的，因此可以根据实际需要进行电感参数的调整，从而使得EMI滤波器可以在传导干扰频率范围内能够提供较高的插入损耗，以便最大程度地衰减EMI信号，使得设备的电磁可以满足标准。
[0023 ]如图1所示，EMI滤波器还可以包括:泄放电阻R，并联在所述可调共模电感的输出端和所述可调差模电感的输入端之间，R的阻值较高，在不工作时，由R迅速泄放存储在CX中的电量，以免电击操作人员。
[0024]为了实现对可调电感的电感值的调节，上述EMI滤波器中还可以设置一控制器，该控制器与EMI滤波器的输入端口和EMI滤波器的输出端口相连，用于采样EMI滤波器输入端口的电压电流信号和输出端口的电压电流信号，并根据输入端口的电压电流信号和输出端口的电压电流信号计算出源阻抗和负载阻抗，根据源阻抗和负载阻抗确定可调共模电感和可调差模电感的电感值。
[0025]具体的，上述的可调共模电感LI的铁芯可以是管状结构，可调差模电感L2的铁芯可以是管状结构，可调共模电感沿管状铁芯内外绕有交流控制绕组，沿管状铁芯外围绕有直流主绕组，其中，交直流绕组和对应的交直流磁通相互正交。可调差模电感沿管状铁芯内外绕有直流控制绕组，沿管状铁芯外围绕有交流主绕组，其中，交直流绕组和对应的交直流磁通相互正交。
[0026]基于上述的EMI滤波器在本实用新型实施例中还提供了一种电源EMI滤波器接入电路，该电路包括:电源;源阻抗，与电源串联;EMI滤波器，输入端口与所述电源和所述源阻抗形成并联结构;负载阻抗，与ΕΜΓ滤波器的输出端口形成并联结构。
[0027]S卩，提出一种参数可调单相电源EMI滤波器控制方法，通过检测输入、输出端电压电流信号计算出源阻抗和负载阻抗，然后匹配EMI滤波器二端口阻抗，在传导干扰频率范围内提供较高的插入损耗，使EMI信号得到最大的衰减。
[0028]下面结合一个具体实施例对上述EMI滤波器及电源EMI滤波器接入电路进行说明，然而值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
[0029]考虑到电路中接入EMI滤波器的目的是在干扰源和敏感设备之间插入阻抗转移网络，它能够使有用的信号顺利过，限制无用的EMI信号通过，从而使得沿线路传输的EMI信号能量被衰减到最低。插入损耗是衡量EMI滤波器性能的重要指标，是指滤波器没有接入线路时和接入线路后由源传送给负载的功率之比。
[0030]对于源阻抗ZS和负载阻抗ZL不等的电路，如果如图2所示，将一个端口特性阻抗ZCl和ZC2分别等于源内阻ZS和负载阻抗ZL的理想二端口网络接在源和负裁之间，则此时二端口网络仅起匹配阻抗作用，源所能提供的功率将全部被负载吸收。
[0031]如图3所示，滤波器的电路是无源网络，它具有互易性，将负载接到滤波的电源端(Lin端和Nin端)，或接到负载端(Lout端和Nout端)，原则上都是可以的，特别是在电源内阻(源阻抗)与负载电阻(负载阻抗)相等时，这种互换性测得的插入损耗也是相等的。如图3所示为参数可调的单相电源EMI滤波器电路拓扑示意图，电源EMI滤波器是由共模滤波电路和差模滤波电路综合构成，LI为共模扼流圈，L2为差模扼流圈，CX为差模工作电容，CY为共模工作电容，R为泄放电阻(阻值较高)，在不工作时，由R迅速泄放存储在CX中的电量，以免电击操作人员。
[0032]如图4所示为可调共模电感的电磁结构示意图，如图5所示为可调差模电感的电磁结构示意图，铁芯采用管状结构，可调差模电感沿管状铁芯内外绕有直流控制绕组，沿管状铁芯外围绕有交流主绕组，可调共模电感沿管状铁芯内外绕有交流控制绕组，沿管状铁芯外围绕有直流主绕组，交直流绕组及其所对应的交直流磁通相互正交。因此，交直流磁通互不影响，直流电流不会影响电抗器的线性特性。此外，直流磁路为闭合的铁芯结构，产生较强的直流控制磁场所需直流功率较小，横向直流磁场越强，则纵向磁导率越低。从能量的角度讲，横向直流磁场的存在提高了铁芯的各向异性能，从而抑制了铁芯的磁导率。就可调电感而目，在无置加直流磁场时，铁芯的磁导率最尚，电感量也最大。随着直流磁场的增强，铁芯在交流磁场方向的磁导率下降，因而电感的电感量随之减小。
[0033]EMI滤波器的插入损耗与源阻抗和负载阻抗有直接关系，因此，即使EMI滤波器的插入损耗设计值达标，如果其使用不当也有可能因为源阻抗和负载阻抗的变化而得不到最佳的滤波效果，甚至有可能因为发生谐振而使EMI信号得到增益。在本例中采样滤波器输入端口和输出端口电压、电流信号，输入MCU中可计算出相应的源阻抗和负载阻抗，MCU通过PffM信号控制直流电源输出来，从而改变可调电感的电感值，实现阻抗的动态匹配。
[0034]采用伏安法中的另一个比较简单的算法来设计RLC数字电桥，即只要知道被测元件两端的电压和流经测试元件的电流，就可以确定出被测元件的阻抗，又因为标准电阻是已知的，因此，只要测得标准电阻两端的电压即可。被测阻抗Zx两端的电压Ux与标准阻抗Zs两端的电压Us之间的关系为:
[0035]Zx=Ux/Ix = Ux/Us Rs
[0036]将上述EMI滤波器应用到空调电源中，当空调压缩机功率变化时，以此保证阻抗最大失配的条件下，使滤波网络实际工作时，既有较大的插入损耗，又有最大的反射损耗，从而实现对EMI信号的有效抑制。
[0037]从以上的描述中，可以看出，本实用新型实施例实现了如下技术效果:在EMI滤波器中设置了两个参数可调的电感，搭配共模工作电容和差模工作电容形成一个电源EMI两级滤波器，因为电感的参数是可调的，因此可以根据实际需要进行电感参数的调整，从而使得EMI滤波器可以在传导干扰频率范围内能够提供较高的插入损耗，以便最大程度地衰减EMI信号，使得设备的电磁可以满足标准。
[0038]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种ΕΜΓ滤波器，其特征在于，包括: 可调共模电感； 第一差模工作电容，与所述可调共模电感的输入端并联； 第二差模工作电容，与所述可调共模电感的输出端并联； 可调差模电感，输入端与所述可调共模电感的输出端串联； 第一共模工作电容和第二共模工作电容，与所述可调差模电感的输入端串联，所述第一共模工作电容和所述第二共模工作电容相互之间形成并联结构； 其中，所述第一差模工作电容和所述第二差模工作电容与所述可调差模电感组成二阶LC滤波器。2.根据权利要求1所述的EMI滤波器，其特征在于，还包括:泄放电阻，并联在所述可调共模电感的输出端和所述可调差模电感的输入端之间。3.根据权利要求1所述的EMI滤波器，其特征在于，还包括: 控制器，与所述EMI滤波器的输入端口和所述EMI滤波器的输出端口相连，用于采样所述EMI滤波器输入端口的电压电流信号和输出端口的电压电流信号，并根据所述输入端口的电压电流信号和输出端口的电压电流信号计算出源阻抗和负载阻抗，根据所述源阻抗和负载阻抗确定所述可调共模电感和所述可调差模电感的电感值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的EMI滤波器，其特征在于，所述可调共模电感的铁芯为管状结构，所述可调差模电感的铁芯为管状结构。5.根据权利要求4所述的EMI滤波器，其特征在于，所述可调共模电感沿管状铁芯内外绕有交流控制绕组，沿管状铁芯外围绕有直流主绕组，其中，交直流绕组和对应的交直流磁通相互正交。6.根据权利要求4所述的EMI滤波器，其特征在于，所述可调差模电感沿管状铁芯内外绕有直流控制绕组，沿管状铁芯外围绕有交流主绕组，其中，交直流绕组和对应的交直流磁通相互正交。7.一种电源ΕΜΓ滤波器接入电路，其特征在于，包括: 电源； 源阻抗，与所述电源串联； 权利要求1至6中任一项所述的EMI滤波器，输入端口与所述电源和所述源阻抗形成并联结构； 负载阻抗，与所述EMI滤波器的输出端口形成并联结构。8.根据权利要求7所述的电源EMI滤波器接入电路，其特征在于，所述电源为空调电源。
【文档编号】H02M1/44GK205725450SQ201620552295
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】戴彪, 宋爱, 程海松
【申请人】珠海格力电器股份有限公司