中心议题:
开关电源三高一低的发展趋势,使EMI滤波器面临着持续改进压力!本文介绍EMI滤波器的常见问题、发展趋势及改善EMI滤波器性能的办法;从滤波器L/C器件性能影响因素、L磁饱和/频率的影响、 LC温度的影响、滤波器L/C器件杂散耦合的影响、寄生参数/耦合的抑制五大方面分析无源EMI滤波器高频性能的改善方案;并介绍了平面集成设计(电磁集成;电容、电感集成)及混合集成设计两大EMI滤波器小型化设计技术。
一、电磁兼容新进展
开关电源三高一低的发展趋势,EMI滤波器面临着持续改进压力!
EMI滤波器应达到高衰减性能、小体积、低成本。
EMI滤波器的常见问题:
- 低频传导发射高
- 高频传导/辐射发射高
- 体积大
影响EMI滤波器性能/体积的因素:
- L、C最小否? 从主电路结构、控制及频率方面来看LC对滤波器的性能影响
- 拓扑优化否?拓扑是否优化要看阻抗失配的情况如何。
- 材料影响否? 对于材料,主要考虑的是磁芯Bs/u’+ju’’
- 寄生/耦合影响否?对于元器件之间的寄生/耦合作用是否影响滤波器的性能,主要是从器件工艺/布局方面来考虑,通过优化器件的布局来尽量减少影响作用,提高性能。
改善滤波器性能/体积的可能方法:
- 低通滤波器的精细设计
- 新型滤波器结构设计
二. 无源EMI滤波器性能改善设计
无源LC反射滤波或吸收滤波,可覆盖150kHz-1GHz。
•EMI滤波器应处于阻抗失配状态
•电感、电容应有足够的电压、电流容量
•Ldm电感、Cx、Cy电容有最大值限制
如何选择EMI滤波器拓扑?
如果一阶滤波器无法满足要求,可以使用多阶滤波器。
滤波器L/C器件性能影响因素分析
电容引脚:
电感
改进方案
短管脚并小容值电容PCB引线也要短
加大匝间距渐进绕组
L磁饱和/频率的影响
高饱和密度磁芯 合适横截面积
LC温度的影响
滤波器L/C器件杂散耦合的影响
寄生参数/耦合的抑制
电感EPC的抑制
电容ESL抑制
耦合的抑制
EMI滤波器小型化设计技术
EMI的小型化主要受电源原始噪声大小、电感与电容体积影响,通过采用新型磁材料、平面化集成设计、混合滤波器设计的方式,可以有效减小其体积。
平面集成设计
平面电磁集成化
平面集成电容、电感集成
混合集成化
小结:EMC标准的提升,要求抑制器件的高频性能进一步提升;EMI的小型化主要受电源原始噪声大小、电感与电容体积影响,通过采用新型磁材料、平面化集成设计、混合滤波器设计等方式,可以有效减小其体积。