通过共模接地绕组优化布局来消除共模滤波器的寄生电容.docVIP

 通过共模接地绕组优化布局来消除共模滤 波器的寄生电容# 黄惠芬，叶茂* 5 10 15 20 25 （华南理工大学电子与信息学院，广州 510641） 摘要：基于集成 LC 绕组结构的 EMI 滤波器已经被成功实现，但元件寄生参数影响高频噪声 抑制。本文提出对原有接地绕组布局优化设计，消除共模（CM）绕组的寄生电容（EPC）， 进而改善高频性能。文中通过等效电路分析了削除绕组寄生电容的物理机理，并得出削除寄 生电容时，接地绕组布局所满足的物理模型。并用 Pspice 软件系统地分析了耦合系数对高 频性能的影响。该技术不需要引入额外的元器件。测试结果验证了其有效性。 关键词：电磁兼容；集成 EMI 滤波器；共模；寄生电容；耦合 中图分类号：TN713 Equivalent Parallel Capacitance Cancellation of Integrated CM Filter Using Optimized Ground layers HUANG Huifen, YE Mao (School of Electronic and Information Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641) Abstract: The Integrated EMI filter has been developed based on the low-pass filter configuration of the integrated LC hybrid structure. However, the noise suppression at high frequencies is usually compromised due to the existence of parasitic components. In this paper, the equivalent parallel capacitance (EPC) of common mode (CM) inductor is effectively cancelled only by appropriate modifying grounding layer. To demonstrate the general cancellation mechanism, a simplified equivalent circuit is firstly derived. The winding configuration is then systematically analyzed and main influence factors in implementation are also investigated by using Pspice software. Applying this method, no extra components are needed in filter design compared to former methods. Finally, experimental results confirm the effectiveness of proposed technology. Key words: EMC; integrated EMI filter; common mode; parasitic capacitance; mutual coupling 30 0 引言 作为电力电子系统中源与负载间消除共模及差模噪声的必要器件，EMI 滤波器有着广 泛的应用。基于高级封装及加工工艺的集成 EMI 滤波器已成功实现[1]-[3]。集成平面 EMI 滤 波器把电容与电感集成于同一结构，其中的共模电感绕组通常两层，如图 1 所示。在传统的 35 40 集成绕组结构中，三个绕组具有相同的结构布局，从而实现与集总 LC 低通结构有相同的双 端口特性。然而比较分立形式的环形扼流圈结构，平面绕组结构中导体的正对面积明显增大， 因此寄生电容（EPC）大幅增加，导致高频滤波受到限制。 现有文献提出了减小或消除滤波器电感的等效并联电容的几种方法[2]-[8]。对于集成形式 而言，文献[2]采用交叉绕组结构一定程度减小绕组的寄生电容，但同时极大提高了绕组的复 杂程度，滤波器的厚度也有较大增加。文献[8]通过在共模绕组线圈与地之间埋置导体层达到 消除 EPC 的效果，相比之下是一种非常简单的方法。文献[4]提出利用负的互电容来消除滤 波器电感的寄生电容，文献[5]采用额外添加的补偿电容，但这两种方法目前都只应用于分立 基金项目：国家自然科学基金（610