基于電磁損耗的開關電源共模干擾抑制器制造技術

本發明專利技術公開了一種基于電磁損耗的開關電源共模干擾抑制器,抑制器電路采用集總元件的梯形網絡形式，單元結構為串聯電感線圈、并聯電容器構成的低通電路。針對開關電源輸出電纜?大地傳導的、5?500MHz頻率范圍的共模電流，考慮到單元結構長度Pu要遠小于共模電流波長以及電路制備的方便，取Pu≈1cm，電感線圈中填充磁導率實部、虛部均在10量級的以鐵氧體為主要成分的復合磁性材料，電容器中填充介電常數實部、虛部均在10量級的復合介電材料。把共模干擾抑制器串聯到開關電源的電纜上，由于抑制器具有較大的衰減系數，使得共模電流以指數形式迅速衰減，強烈地抑制后續電路中的共模電流。本發明專利技術結構簡單、可方便地用于制備低電磁干擾的開關電源、改進已有電源的電磁兼容性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電磁兼容領域，具體涉及一種基于電磁損耗的開關電源共模干擾抑制器。
技術介紹
開關電源具有體積小、效率高、輸出穩定性好等優點，已經得到廣泛的應用。但開關電源易產生共模電流，導致嚴重的傳導干擾和輻射干擾。解決共模干擾，已成為開關電源設計者面臨的關鍵問題。開關電源的開關器件、非線性無源元件等都可以成為共模干擾源，各器(元)件間往往還存在復雜的相互影響。通常，綜合采取吸收網絡、串聯電感、接地和屏蔽等方法來抑制共模干擾。隨著開關電源功率密度和開關頻率的提高，設計者不得不努力改進和完善抑共模電流制共模干擾的方法，使開關電源的設計和制備變得越來越復雜。探尋高效易行的共模干擾抑制方法顯得日益重要。我們知道，輸出電纜-大地是傳導共模電流的通道，也是產生共模輻射的主要場所。通常采用磁珠、共模扼流圈等來抑制電纜中的共模電流，但往往只能對部分頻率的共模電流進行有效抑制，且抑制效果與磁珠、共模扼流圈放置的位置有關。電磁損耗材料(吸波材料)已成為防輻射抗干擾的常用材料之一。利用電磁損耗材料吸收電子電器設備產生的干擾電磁波，使屏蔽腔體內沒有電磁波的來回反射，建造無電磁波反射的空間，可徹底防止電磁波的輻射，消除電磁污染，同時提高設備的抗電磁干擾能力。另一方面，常用的電磁損耗材料，如Ni-Zn系鐵氧體，可在105～8Hz的頻率范圍內有較高的損耗，能有效地抑制較寬頻率范圍的電磁干擾。本專利技術針對開關電源輸出端電纜中的共模電流，把電、磁損耗材料結合到電路中，來有效地衰減較寬頻段范圍的共模電流，以開關電源的抑制共模干擾。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有相關技術的不足，為制備低電磁干擾的開關電源、改進已有電源的電磁兼容性能提供簡單易行的有效途徑。基于電磁損耗的開關電源共模干擾抑制器包括雙口電流輸入端、雙口電流輸出端、填充磁損耗材料的電感線圈L、填充電損耗材料的電容器C。串聯電感線圈L和并聯電容器C構成的低通電路為構建集總元件梯形網絡的單元結構，如圖1所示。針對開關電源中沿電纜-大地傳導的、5-500MHz頻率范圍的共模電流，考慮到單元結構長度Pu要遠小于共模電流波長和制備的情況，取Pu≈1cm，電感線圈中填充磁導率實部、虛部均在10量級的以鐵氧體為主要成分的復合材料，電容器中填充介電常數實部、虛部均在10量級的復合介電材料。把8-10個單元結構串聯，形成共模干擾抑制器。通過雙口電流輸入端和輸出端，把共模干擾抑制器串聯到開關電源的電纜上，利用流抑制器電路具有的較大的衰減系數，使共模電流以指數形式迅速衰減，達到抑制后續電路中共模電流的目的。電感線圈中填充的磁性復合材料的磁導率實部、虛部均在10量級。電容器中填充的介電復合材料介電常數實部、虛部均在10量級。單元結構長度Pu≈1cm。由單元結構串聯形成的集總元件的梯形網絡的長度可按實際需要進行調節。有益效果本專利技術結構簡單、可方便地用于制備低電磁干擾的開關電源、改進已有電源的電磁兼容性能。附圖說明圖1(a)是本專利技術的單元結構示意圖。圖1(b)是本專利技術的以集總元件梯形網絡形式制備的共模干擾抑制器樣品。圖1(c)應用時串接在筆記本電源輸出電纜上。圖2(a)用電流探頭(CP8030H)測量電源輸出端與共模干擾抑制器樣品間的共模電流。圖2(b)和2(c)電流探頭在圖2(a)所示位置測量的兩次結果。圖3(a)用電流探頭(CP8030H)測量共模干擾抑制器樣品后續電纜中的共模電流。圖3(b)和3(c)電流探頭在圖3(a)所示位置測量的兩次結果。圖4(a)是125MHz共模電流沿開關電源中1.2米長電纜分布的數值模擬結果。圖4(b)是電源輸出端串接8厘米長共模干擾抑制器后，125MHz共模電流沿1.2米長電纜分布的數值模擬結果。具體實施方式如圖1所示，圖1(a)是本專利技術的單元結構示意圖。L為電感線圈，C為電容器，黑影表示兩器件內分別填充了磁損耗材料和電損耗材料。圖1(b)是本專利技術的以集總元件梯形網絡形式制備的共模干擾抑制器樣品。電感總長8cm,里面裹有鐵氧體棒作為磁損耗材料。每隔1厘米從電感引出導線與電容器相連。電容器金屬板面積為1平方厘米，內填羥基鐵作為電損耗材料。圖1(c)應用時樣品串接在筆記本電源輸出電纜上。實施案例1：分別把電流探頭置于圖2(a)和圖3(a)所示位置，測量共模電流。考慮到測量結果的隨機特征，我們通過多次測量來體現抑制效果，典型結果如圖2(b)、2(c)、3(b)和3(c)所示。可見，電源輸出端與共模干擾抑制器間的共模電流對應的均方根電壓(見圖2(b)和2(c)左下側)通常比共模干擾抑制器后續電纜中的共模電流對應的均方根電壓(見圖3(b)和3(c)左下側)大，表明樣品對后續電纜中共模電流起到了抑制作用。由于條件所限，我們未能按要求選擇合適的電磁損耗材料，影響了抑制效果。實施例2：為體現良好的抑制效果，我們假設電感線圈中填充的磁性復合材料的磁導率實部、虛部均在10量級，電容器填充的介電復合材料介電常數實部、虛部均在10量級。抑制前后的數值模擬結果如圖4所示。圖4(a)125MHz共模電流沿開關電源中1.2米長電纜的分布情況；圖4(b)在電源輸出端串接8厘米長共模干擾抑制器后，125MHz共模電流的電流強度沿1.2米長電纜的分布情況。可見，如果選擇了合適的電磁損耗材料，共模電流將被顯著地抑制。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于電磁損耗的開關電源共模干擾抑制器，其特征在于：包括雙口電流輸入端、雙口電流輸出端、填充磁損耗材料的電感線圈(L)、填充電損耗材料的電容器(C)構成的低通電路的單元結構，把8?10個單元結構串聯，形成共模干擾抑制器；通過雙口電流輸入端和雙口電流輸出端把共模干擾抑制器串聯到開關電源的電纜上。

【技術特征摘要】
1.一種基于電磁損耗的開關電源共模干擾抑制器，其特征在于：
包括雙口電流輸入端、雙口電流輸出端、填充磁損耗材料的電感線圈(L)、填充電
損耗材料的電容器(C)構成的低通電路的單元結構，把8-10個單元結構串聯，形成共
模干擾抑制器；通過雙口電流輸入端和雙口電流輸出端把共模干擾抑制器串聯到開關電
源的電纜上。
2.根據權利要求1所述的開關電源共模干擾抑制器，其特征在于,電感線圈(L)中
填充的以鐵氧體為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳將偉，楊曉霞，宦杰，陶志闊，謝國治，
申請(專利權)人：南京郵電大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32