专利名称：用于大功率平面emi滤波器的差共模电容集成模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块。
背景技术：
EMI滤波器是开关电源中抑制传导电磁干扰的重要手段，分布式电源系统中，一般EMI滤波器占整个前端变换器的15°/Γ20%，随着电力电子系统小型化的趋势，前端变换器体积的不断减小，EMI滤波器的体积也需要不断的减小。EMI滤波器的集成化符合了电力电子系统小型化、集成化的发展趋势。通过查阅相关文献我们发现，EMI滤波器的集成化主要包括了差、共模电感的集成；共模电感与共模电容的集成；差模电感与共模电容的集成。然而这些集成化的滤波器在电路中滤波的同时也要承受大的功率能量，使得集成化的滤波器难以向大功率方向发展。针对这些问题，CPES提出了一种直线型射频滤波器，该滤波器由共模衰减模块、铜条、差 模衰减模块构成，功率电流在铜条中流通，噪声电流在共模和差模衰减模块中流通，实现了功率电流与噪声电流的分离，铜条的截面积可以做到比较大，使得整个滤波器可以承受的功率能量较大，整个滤波器对50Hz的功率电流呈现低阻而对高频噪声电流呈现了极高的阻抗，但利用该结构来实现目标的共模、差模电容值整个模块需要很长，不利于滤波器的小型化、集成化。针对此，CPES进一步提出一种三段式滤波器，相当于把先前的直线型的弯成三段，段与段之间以直角连接，该结构能够有效的解决直线型滤波器的长度问题，但是该结构段与段之间采用直角连接，电流在直角拐角处分布很不均匀，严重影响滤波器的性能，同时由于具有相同结构的三段之间的距离很近使得三段之间的电磁耦合变得复杂。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块，该差共模电容集成模块采用两个U形铜条为基板，在U形铜条I的两个长臂上方覆着共模衰减器，在U形铜条I和U形铜条Π的长臂之间覆着差模衰减器，在U形铜夺π的两个长臂下方覆着共模衰减器。该结构中只在U形铜条的两个长臂上覆着衰减器，U形弧度处的铜条不覆着任何东西，使得衰减器模块之间的电磁耦合变得简单，同时由于使用的是U形结构，可有效的改善三段式结构中存在的拐角处电流分布不均匀的问题。本发明为实现上述发明目的，采用如下技术方案:
一种用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块，包括共模衰减器、差模衰减器、U形铜条I和U形铜条II ;所述U形铜条I的两个长臂分别通过一个差模衰减器与U形铜条II的两个长臂对应连接，且U形铜条1、U形铜条II的两个长臂外侧分别安装有一个共模衰减器。所述共模衰减器包括陶瓷板I以及层叠在陶瓷板I两侧面的镍层。陶瓷板I采用Ν1250材料制作。
所述共模衰减器包括陶瓷板II以及覆盖在陶瓷板II两侧面的镍层。所述陶瓷板II采用BaTiO3材料制作。根据以上的技术方案，相应于现有技术，本发明具有以下的有益效果:
使用时，50Hz的功率电流从铜条中流通，高频共模噪声电流从共模衰减器中流通，高频差模噪声电流从差模衰减器中流通，由此可知，本发明所述的差共模电容集成模块实现了50Hz的功率电流与高频噪声电流通过不同的路径流通，并且对50Hz的功率电流呈现低阻抗而对高频噪声电流呈现极高的阻抗，从而实现滤波功能；另外，本发明只在U形铜条的两个长臂上覆着衰减器，U形弧度处的铜条不覆着任何东西，使得衰减器模块之间的电磁耦合变得简单，同时由于使用的是U形结构，可有效的改善三段式结构中存在的拐角处电流分布不均匀的问题。
图1是本发明所述差共模电容集成模块的爆炸 图2是图1中所述共模衰减器的剖面 图3是图1中所述是差模衰减器剖面 图4是本发明所述差共模电容集成模块连接 图5是本发明所述差共模电容集成模块的电流分布图；其中:图5a表明的是50Hz的电流从低阻抗的铜条中流过的示意图；图5b表明的是高频共模电流从位于铜条两侧的共模衰减器中通过的示意图；图5c表明的是差模电流从铜条之间的差模衰减器中流过的示意图1-3中:201、第一共模衰减器I ;202、第二共模衰减器I ;203、U形铜条I ;204、第一差模衰减器；205、第二差模衰减器；206、U形铜条II ;207、第一共模衰减器II ;208、第二共模衰减器II ;209、共模衰减器的镍层I ;210、共模衰减器的陶瓷板I ;211、共模衰减器的镍层II ;212、差模衰减器的镍层I ;213、差模衰减器的陶瓷板II ;214、差模衰减器的镍层II ；图4、图5中:Vin为输入端子;V0Ut为输出端子。
具体实施例方式附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。本发明所述的用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块，如图1所示，包括第一共模衰减器1201、第二共模衰减器1202、U形铜条1203、第一差模衰减器204、第二差模衰减器205、U铜条11206、第一共模衰减器11207、第二共模衰减器11208。其中，第一共模衰减器1201、第二共模衰减器1202、第一共模衰减器II207以及第二共模衰减器II208的结构一致，如图2所示，均包括陶瓷板1210以及层叠在陶瓷板1210两侧面的镍层209、211 ;陶瓷板I采用N1250材料制作而成。第一差模衰减器204、第二差模衰减器205结构一致，如图3所示，均包括陶瓷板II213以及覆盖在陶瓷板II213两侧面的镍层212、214 ;所述陶瓷板II采用BaTiO3材料制作而成。本发明所述差共模电容集成模块中各组件的连接图，如图4所示:第二共模衰减器1202的镍层II211与U形铜条1203的一个长臂以及第二差模衰减器205的镍层1212连接在一起作为电路的一个输入端子。第二差模衰减器205的镍层II214与U铜条II206以及第二共模衰减器II208连接在一起作为电路的另一个输入端子。第一共模衰减器1201的镍层II211与U形铜条1203的一个长臂以及第一差模衰减器204的镍层1212连接在一起作为电路的一个输出端子。第一差模衰减器204的镍层II214与U铜条II206以及第一共模衰减器II207的镍层1212连接在一起作为电路的另一个输出端子。第一共模衰减器1201、第二共模衰减器1202的镍层1209与第一共模衰减器11207、第二共模衰减器II208的镍层Π211分别接地。如图5所示，当该结构中通入50Hz的交流电时，由于铜层的电阻远远小于镍层，50Hz的电流从低阻抗的铜条中流过(图5a)。该结构中流过高频的共模电流时，由于共模电流的频率很高，集肤效应明显，此时由于镍层的电阻相比于集肤效应来说较弱，在集肤效应的作用下，高频共模电流从位于铜条两侧的共模衰减器中通过(图5b)，由于镍层的高电阻率和镍层的低集肤深度使得噪声电流在该共模衰减器中得以衰减。该结构中通过高频的差模电流时，由于差模电流的频率很高使得此时邻近效用作用明显，邻近效应的作用大于了镍层的阻抗作用使得差模电流从铜条之间的差模衰减器中流过(图5c)，此时同样由于镍层的高电阻率使得差模电流得以衰减。该结构中的共模衰减器可简化为RC滤波器，当只考虑集肤效应对电阻的影响时，该衰减器的电阻:
权利要求
1.一种用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块，包括共模衰减器、差模衰减器，其特征在于:还包括U形铜条I和U形铜条II ;所述U形铜条I的两个长臂分别通过一个差模衰减器与U形铜条II的两个长臂对应连接，且U形铜条1、U形铜条II的两个长臂外侧分别安装有一个共模衰减器。
2.根据权利要求1所述用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块，其特征在于:所述共模衰减器包括陶瓷板I以及层叠在陶瓷板I两侧面的镍层。
3.根据权利要求2所述用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块，其特征在于:陶瓷板I采用N1250材料制作。
4.根据权利要求1所述用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块，其特征在于:所述共模衰减器包括陶瓷板II以及覆盖在陶瓷板II两侧面的镍层。
5.根据权利要求4所述用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块，其特征在于:所述陶瓷板II采用BaTiO3材料制作。
全文摘要
本发明公开了一种用于大功率平面EMI滤波器的差共模电容集成模块，包括共模衰减器、差模衰减器、U形铜条I和U形铜条II；所述U形铜条I的两个长臂分别通过一个差模衰减器与U形铜条II的两个长臂对应连接，且U形铜条I、U形铜条II的两个长臂外侧分别安装有一个共模衰减器。由此可知，本发明只在U形铜条的两个长臂上覆着衰减器，U形弧度处的铜条不覆着任何东西，使得衰减器模块之间的电磁耦合变得简单，同时由于使用的是U形结构，可有效的改善三段式结构中存在的拐角处电流分布不均匀的问题。
文档编号H03H7/01GK103208974SQ20131008025
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者徐晨琛 申请人:南京航空航天大学