摘要：本文提出一种基于柔性多层集成L-C绕组的新型EMI滤波器集成结构。 通过采用此种结构，可以将共模电感，差模电感与共模电容集成为1个单元。与平面PCB绕组的集成EMI滤波器比较， 具有铜损显著减小的特点。本文还介绍了实验样机和实验结果。

关键词：柔性多层绕组 EMI滤波器 无源集成 平面   

    1、简介

    随着电力电子技术的发展，开关电源的工作频率越来越高，由此带来的电磁干扰（EMI）问题也日益严重。为了防止EMI发射水平超过相关的标准，通常会采用EMI 滤波器。在一个前端变换器中，传统形式的EMI 滤波器通常要占整个电源体积的15%～20%。由于要求开关电源的体积将越来越小，EMI 滤波器的尺寸也同样需要减小。

    鉴于此，Van Wyk, J.D.提出一种电磁集成结构的EMI滤波器[1]~[3]。通过采用平面PCB绕组电感电容的集成结构，把所有的无源元件均集成到一个单元中。在这种结构中，需要使用一个体积较大的磁芯。J. Biela 提出一种无源集成结构和混合有源集成结构[4]，可以减小磁芯的高度和尺寸，但是整个滤波器的面积大大增加，而且效率降低。

    前述的这些集成EMI滤波器的方法均是基于平面PCB集成绕组结构。本文提出一种新型EMI滤波器结构，基于柔性多层带材绕组的电感电容集成结构。并制作了一个样机，作为1000W,220V/50Hz输入，DC48V输出前端变换器的EMI滤波器。给出了实验结果。

2、平面PCB绕组与柔性多层带材绕组比较

    平面PCB绕组与柔性多层带材绕组分别如图1、图2所示。他们的基本结构均由两层导体与中间的介质层组成，而把这种绕组绕在磁心上时，可以实现电感电容的集成元件。

    图3为这两种绕组绕于磁心上时的顶视图，其中w是绕组宽度，g为相邻匝之间的距离，a和b分别为矩形磁心柱截面的边长。另外，定义n为匝数，h为绕组的高度。

    由此可以得到绕组总长度的计算公式如下：

    在实际应用中，平面PCB绕组的宽度w比高度h要大得多，而对于柔性多层带材绕组来说，w则远远小于h。且由于工艺与绝缘的要求，平面PCB的匝间距离g也远远大于柔性多层带材绕组。如果两种应用的磁心相同，绕组匝数相同，从公式（1）我们可以看出平面PCB绕组的总长度将比柔性多层带材绕组长度要大得多，而且随着匝数n的增加，差距越大。

 
图4. 两种绕组长度比较

    通过图4可以更清楚的看到这一点，这里假设a=b=10mm，而其他参数如表1所示。可以看到，随着匝数的增加，柔性多层带材绕组在长度上的优势就越明显。绕组越长意味着用铜量越大，损耗也越大，可能也导致体积越大。因此，这是柔性多层带材绕组应用于无源元件集成的一个重要优点。