基于柔性多層繞組的集成EMI濾波器

如圖5所示為一種柔性多層帶材的圖形描述，由兩層導體、一層介質及一層絕緣組成。當把這種帶材繞制在磁心上，就可以同時得到一定的電感和電容。

我們提出的基于柔性多層帶材繞組的集成EMI結構如圖6所示。采用一組UU（或UI）磁心，在磁心的兩個柱上分別繞了一個柔性多層帶材繞組。這樣的一種結構可以把共模電感、差模電感和共模電容集成為一個元件。按照圖7所示的連接方法，加上外加的差模電容，就可以得到一個完整的EMI濾波電路。

集成EMI濾波器的等效電路如圖8所示，虛線框中的電路部分為集成元件的等效電路。兩個柔性繞組通過磁心形成的閉合磁路耦合形成共模電感LCM，每個繞組中的兩層銅箔與中間的介質層形成共模電容CCM，且由于差模電感通常只有共模電感1%大小，所以可以利用兩個繞組漏感實現。而如果漏感比所需要的差模電感小時，可以采用一些增大漏感的方法。

如圖9所示給出了4種增大漏感的方法。圖9（a)在基本結構的頂部增加一個U形磁心，它的邊柱上分別繞有若干匝導線用于實現差模電感，它與基本結構的主磁心公用一部分磁路。采用這種方法可以很容易的得到所需的差模電感，代價是整個濾波器的高度和體積都有所增加。由于可以利用漏感來實現DM電感，所以可以采用一些減小兩個柔性繞組之間的耦合系數的方法，使得漏感增大。圖9（b）~（d)所示為基于此的不同實現途徑。如增加低磁導率材料的中柱、增加帶氣隙的中柱或者在兩邊繞組外包裹導磁帶材都可以實現這個目標。

圖9. 增加差模電感的方法

下面將給出一些重要的公式和限制條件。基于這些公式，可以根據選定的參數設計合適的集成EMI濾波器。

共模電感計算：

這里µeff磁心的等效相對磁導率，n為匝數，Ae磁心有效截面積，le為等效磁路長度。

差模電感由繞組間的漏感實現。由于差模電流磁通在主磁路中絕大部分互相抵銷，因此磁通密度的限定值由DM電感和電流峰值決定：

這里B為DM電感形成的磁通密度。它必須小于磁心材料的飽和磁通密度以防止磁心飽和。
共模電容：