專利名稱：用于大功率平面emi濾波器的差共模電容集成模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊。
背景技術：
EMI濾波器是開關電源中抑制傳導電磁干擾的重要手段，分布式電源系統中，一般EMI濾波器占整個前端變換器的15°/Γ20%，隨著電力電子系統小型化的趨勢，前端變換器體積的不斷減小，EMI濾波器的體積也需要不斷的減小。EMI濾波器的集成化符合了電力電子系統小型化、集成化的發展趨勢。通過查閱相關文獻我們發現，EMI濾波器的集成化主要包括了差、共模電感的集成；共模電感與共模電容的集成；差模電感與共模電容的集成。然而這些集成化的濾波器在電路中濾波的同時也要承受大的功率能量，使得集成化的濾波器難以向大功率方向發展。針對這些問題，CPES提出了一種直線型射頻濾波器，該濾波器由共模衰減模塊、銅條、差 模衰減模塊構成，功率電流在銅條中流通，噪聲電流在共模和差模衰減模塊中流通，實現了功率電流與噪聲電流的分離，銅條的截面積可以做到比較大，使得整個濾波器可以承受的功率能量較大，整個濾波器對50Hz的功率電流呈現低阻而對高頻噪聲電流呈現了極高的阻抗，但利用該結構來實現目標的共模、差模電容值整個模塊需要很長，不利于濾波器的小型化、集成化。針對此，CPES進一步提出一種三段式濾波器，相當于把先前的直線型的彎成三段，段與段之間以直角連接，該結構能夠有效的解決直線型濾波器的長度問題，但是該結構段與段之間采用直角連接，電流在直角拐角處分布很不均勻，嚴重影響濾波器的性能，同時由于具有相同結構的三段之間的距離很近使得三段之間的電磁耦合變得復雜。

發明內容
本發明針對現有技術的不足，提供一種用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊，該差共模電容集成模塊采用兩個U形銅條為基板，在U形銅條I的兩個長臂上方覆著共模衰減器，在U形銅條I和U形銅條Π的長臂之間覆著差模衰減器，在U形銅奪π的兩個長臂下方覆著共模衰減器。該結構中只在U形銅條的兩個長臂上覆著衰減器，U形弧度處的銅條不覆著任何東西，使得衰減器模塊之間的電磁耦合變得簡單，同時由于使用的是U形結構，可有效的改善三段式結構中存在的拐角處電流分布不均勻的問題。本發明為實現上述發明目的，采用如下技術方案:
一種用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊，包括共模衰減器、差模衰減器、U形銅條I和U形銅條II ;所述U形銅條I的兩個長臂分別通過一個差模衰減器與U形銅條II的兩個長臂對應連接，且U形銅條1、U形銅條II的兩個長臂外側分別安裝有一個共模衰減器。所述共模衰減器包括陶瓷板I以及層疊在陶瓷板I兩側面的鎳層。陶瓷板I采用Ν1250材料制作。
所述共模衰減器包括陶瓷板II以及覆蓋在陶瓷板II兩側面的鎳層。所述陶瓷板II采用BaTiO3材料制作。根據以上的技術方案，相應于現有技術，本發明具有以下的有益效果:
使用時，50Hz的功率電流從銅條中流通，高頻共模噪聲電流從共模衰減器中流通，高頻差模噪聲電流從差模衰減器中流通，由此可知，本發明所述的差共模電容集成模塊實現了50Hz的功率電流與高頻噪聲電流通過不同的路徑流通，并且對50Hz的功率電流呈現低阻抗而對高頻噪聲電流呈現極高的阻抗，從而實現濾波功能；另外，本發明只在U形銅條的兩個長臂上覆著衰減器，U形弧度處的銅條不覆著任何東西，使得衰減器模塊之間的電磁耦合變得簡單，同時由于使用的是U形結構，可有效的改善三段式結構中存在的拐角處電流分布不均勻的問題。


圖1是本發明所述差共模電容集成模塊的爆炸 圖2是圖1中所述共模衰減器的剖面 圖3是圖1中所述是差模衰減器剖面 圖4是本發明所述差共模電容集成模塊連接 圖5是本發明所述差共模電容集成模塊的電流分布圖；其中:圖5a表明的是50Hz的電流從低阻抗的銅條中流過的示意圖；圖5b表明的是高頻共模電流從位于銅條兩側的共模衰減器中通過的示意圖；圖5c表明的是差模電流從銅條之間的差模衰減器中流過的示意圖1-3中:201、第一共模衰減器I ;202、第二共模衰減器I ;203、U形銅條I ;204、第一差模衰減器；205、第二差模衰減器；206、U形銅條II ;207、第一共模衰減器II ;208、第二共模衰減器II ;209、共模衰減器的鎳層I ;210、共模衰減器的陶瓷板I ;211、共模衰減器的鎳層II ;212、差模衰減器的鎳層I ;213、差模衰減器的陶瓷板II ;214、差模衰減器的鎳層II ；圖4、圖5中:Vin為輸入端子;V0Ut為輸出端子。
具體實施例方式附圖非限制性地公開了本發明所涉及優選實施例的結構示意圖；以下將結合附圖詳細地說明本發明的技術方案。本發明所述的用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊，如圖1所示，包括第一共模衰減器1201、第二共模衰減器1202、U形銅條1203、第一差模衰減器204、第二差模衰減器205、U銅條11206、第一共模衰減器11207、第二共模衰減器11208。其中，第一共模衰減器1201、第二共模衰減器1202、第一共模衰減器II207以及第二共模衰減器II208的結構一致，如圖2所示，均包括陶瓷板1210以及層疊在陶瓷板1210兩側面的鎳層209、211 ;陶瓷板I采用N1250材料制作而成。第一差模衰減器204、第二差模衰減器205結構一致，如圖3所示，均包括陶瓷板II213以及覆蓋在陶瓷板II213兩側面的鎳層212、214 ;所述陶瓷板II采用BaTiO3材料制作而成。本發明所述差共模電容集成模塊中各組件的連接圖，如圖4所示:第二共模衰減器1202的鎳層II211與U形銅條1203的一個長臂以及第二差模衰減器205的鎳層1212連接在一起作為電路的一個輸入端子。第二差模衰減器205的鎳層II214與U銅條II206以及第二共模衰減器II208連接在一起作為電路的另一個輸入端子。第一共模衰減器1201的鎳層II211與U形銅條1203的一個長臂以及第一差模衰減器204的鎳層1212連接在一起作為電路的一個輸出端子。第一差模衰減器204的鎳層II214與U銅條II206以及第一共模衰減器II207的鎳層1212連接在一起作為電路的另一個輸出端子。第一共模衰減器1201、第二共模衰減器1202的鎳層1209與第一共模衰減器11207、第二共模衰減器II208的鎳層Π211分別接地。如圖5所示，當該結構中通入50Hz的交流電時，由于銅層的電阻遠遠小于鎳層，50Hz的電流從低阻抗的銅條中流過(圖5a)。該結構中流過高頻的共模電流時，由于共模電流的頻率很高，集膚效應明顯，此時由于鎳層的電阻相比于集膚效應來說較弱，在集膚效應的作用下，高頻共模電流從位于銅條兩側的共模衰減器中通過(圖5b)，由于鎳層的高電阻率和鎳層的低集膚深度使得噪聲電流在該共模衰減器中得以衰減。該結構中通過高頻的差模電流時，由于差模電流的頻率很高使得此時鄰近效用作用明顯，鄰近效應的作用大于了鎳層的阻抗作用使得差模電流從銅條之間的差模衰減器中流過(圖5c)，此時同樣由于鎳層的高電阻率使得差模電流得以衰減。該結構中的共模衰減器可簡化為RC濾波器，當只考慮集膚效應對電阻的影響時，該衰減器的電阻:
權利要求
1.一種用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊，包括共模衰減器、差模衰減器，其特征在于:還包括U形銅條I和U形銅條II ;所述U形銅條I的兩個長臂分別通過一個差模衰減器與U形銅條II的兩個長臂對應連接，且U形銅條1、U形銅條II的兩個長臂外側分別安裝有一個共模衰減器。
2.根據權利要求1所述用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊，其特征在于:所述共模衰減器包括陶瓷板I以及層疊在陶瓷板I兩側面的鎳層。
3.根據權利要求2所述用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊，其特征在于:陶瓷板I采用N1250材料制作。
4.根據權利要求1所述用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊，其特征在于:所述共模衰減器包括陶瓷板II以及覆蓋在陶瓷板II兩側面的鎳層。
5.根據權利要求4所述用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊，其特征在于:所述陶瓷板II采用BaTiO3材料制作。
全文摘要
本發明公開了一種用于大功率平面EMI濾波器的差共模電容集成模塊，包括共模衰減器、差模衰減器、U形銅條I和U形銅條II；所述U形銅條I的兩個長臂分別通過一個差模衰減器與U形銅條II的兩個長臂對應連接，且U形銅條I、U形銅條II的兩個長臂外側分別安裝有一個共模衰減器。由此可知，本發明只在U形銅條的兩個長臂上覆著衰減器，U形弧度處的銅條不覆著任何東西，使得衰減器模塊之間的電磁耦合變得簡單，同時由于使用的是U形結構，可有效的改善三段式結構中存在的拐角處電流分布不均勻的問題。
文檔編號H03H7/01GK103208974SQ20131008025
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月13日 優先權日2013年3月13日
發明者徐晨琛 申請人:南京航空航天大學