本發(fā)明實施例涉及電路領(lǐng)域,更具體地,涉及一種濾波電感和電磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility,EMC)電路。
背景技術(shù):
電磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility,EMC)噪聲是電子產(chǎn)品使用中不可避免的產(chǎn)生的干擾信號,EMC噪聲由差模噪聲和共模噪聲組成。電路系統(tǒng)中,差模噪聲主要通過差模電感和差模電容等匹配的濾波網(wǎng)絡(luò)抑制,共模噪聲主要由共模電感和Y電容等匹配的濾波網(wǎng)絡(luò)抑制。
實際應(yīng)用中由于差模電感容易飽和,且其設(shè)計尺寸較大,很多濾波網(wǎng)絡(luò)通常會省去差模電感,只用差模電容,從而導(dǎo)致差模濾波回路阻抗匹配效果差。
由于現(xiàn)有的共模電感對噪聲的抑制能力有限,在差模噪聲抑制較弱的情況下,現(xiàn)有方案中往往需要使用兩級或多級共模濾波,以盡可能的抑制共模噪聲,從而降低總噪聲,以使總噪聲達(dá)標(biāo)。然而使用兩級或多級共模濾波導(dǎo)致濾波電感較復(fù)雜。為了避免使用兩級或多級共模濾波,即使用一級簡單的濾波,必定需要提高濾波電感對噪聲的抑制能力。
因此,如何提高濾波電感對噪聲的抑制能力成為亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明實施例提供了一種濾波電感和EMC電路,該濾波電感能夠提高濾波電感對噪聲的抑制能力。
第一方面,提供了一種濾波電感,該濾波電感包括:
第一磁芯101、第二磁芯102、第一勵磁磁芯201、第二勵磁磁芯202、第一空心線圈301和第二空心線圈302;
該第一空心線圈301和該第二空心線圈302分別套設(shè)在該第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202上;
該第一磁芯101和該第二磁芯102均為板狀結(jié)構(gòu),且該第一磁芯101的第一表面101a和該第二磁芯102的第一表面102a相對設(shè)置,
該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202均設(shè)置在該第一磁芯101和第二磁芯102之間,
并且,該第一勵磁磁芯201的第一端面201a與該第一磁芯101的第一表面101a連接,該第一勵磁磁芯201的第二端面201b與該第二磁芯102的第一表面102a連接,
該第二勵磁磁芯202的第一端面202a與該第一磁芯101的第一表面101a連接,該第二勵磁磁芯202的第二端面202b與該第二磁芯102的第一表面102a連接。
因此,本發(fā)明實施例通過將第一勵磁磁芯和第二勵磁磁芯設(shè)置在第一磁芯和第二磁芯之間,在共模電感物理結(jié)構(gòu)上,利用共模電感磁芯和繞組(空心線圈),適當(dāng)修正磁路與繞組形態(tài),使得該濾波電感形成扁平化磁路,在保證共模電感感量的基礎(chǔ)上,能夠傳輸較大的差模電感分量,提升對差模噪聲的抑制能力,進(jìn)而提升對總噪聲的抑制能力。
并且,本發(fā)明實施例中,由于濾波電感對噪聲的抑制能力較強(qiáng),因此與現(xiàn)有的濾波電感相比,在同等濾波需求下,能夠減小濾波電感的尺寸。
結(jié)合第一方面,在一種可能的實現(xiàn)方式中,
該第一磁芯101和該第二磁芯102互相平行;
該第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202互相平行,且垂直設(shè)置在該第一磁芯101和該第二磁芯102之間。
因此,本發(fā)明實施例通過將平行的第一勵磁磁芯和第二勵磁磁芯垂直設(shè)置在平行的第一磁芯和第二磁芯之間,形成扁平化的磁路,在保證共模電感感量的基礎(chǔ)上,能夠傳輸較大的差模電感分量,提升對差模噪聲的抑制能力,進(jìn)而提升對總噪聲的抑制能力。
并且,本發(fā)明實施例中,由于濾波電感對噪聲的抑制能力較強(qiáng),因此與現(xiàn)有的濾波電感相比,在同等濾波需求下,能夠減小濾波電感的尺寸。
結(jié)合第一方面,在一種可能的實現(xiàn)方式中,該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202為柱狀結(jié)構(gòu);
該第一磁芯101的第一表面101a沿垂直于該第二磁芯102的第一表面102a的方向在該第二磁芯102的第一表面102a上的投影面積大于該第一勵磁磁芯201的第二端面201b沿垂直于所述第二磁芯102的第一表面102a的方向在所述第二磁芯102的第一表面102a上的投影面積和該第二勵磁磁芯202的第二端面202b沿垂直于所述第二磁芯102的第一表面102a的方向在所述第二磁芯102的第一表面102a上的投影面積之和,或,
該第二磁芯102的第一表面102a沿垂直于該第一磁芯101的第一表面101a的方向在該第一磁芯101的第一表面101a上的投影面積大于該第一勵磁磁芯201的第一端面201a沿垂直于所述第一磁芯101的第一表面101a的方向在所述第一磁芯101的第一表面101a上的投影面積和該第二勵磁磁芯202的第一端面202a沿垂直于所述第一磁芯101的第一表面101a的方向在所述第一磁芯101的第一表面101a上的投影面積之和,該第一勵磁磁芯201與該第二勵磁磁芯202相隔離;
在該第一磁芯101的第一表面101a和該第二磁芯102的第一表面102a之間具有裝配空間403,該裝配空間403包括該第一磁芯101的第一表面101a和該第二磁芯102的第一表面102a之間的空間中去除被占用空間后的剩余空間,該被占用空間包括該第一勵磁磁芯201、該第一空心線圈301、該第二勵磁磁芯202和該第二空心線圈302所占用的空間。
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,該第一磁芯101和該第二磁芯102之間的最小間距小于或等于該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202之間的隔離距離,該隔離距離為在平行于該第一磁芯101的第一表面101a的方向上該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202之間的最小距離,或者,該隔離距離為在平行于該第二磁芯102的第一表面102a的方向上該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202之間的最小距離。
本發(fā)明實施例中將濾波電感中的第一磁芯101和第二磁芯102之間設(shè)置較小的距離,能夠增加差模漏磁,能夠提高該濾波電感對差模噪聲的抑制作用。
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,該裝配空間403中填充有高飽和磁通密度的磁性物質(zhì)。
本發(fā)明實施通過在裝配空間403中填充有高飽和磁通密度的磁性物質(zhì),增加差模磁通的漏磁,即增強(qiáng)該差模磁路,以使得該濾波電感能夠更好的抑制差模噪聲。
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,相對該濾波電感的輸入端,該第一空心線圈301和該第二空心線圈302的繞組方向相反,
在該第一空心線圈301和該第二空心線圈302中導(dǎo)通差模電流的情況下,
該差模電流產(chǎn)生的差模磁通在該第一勵磁磁芯201上朝向第一方向,并通過該第一磁芯101、該裝配空間403和該第二磁芯102之后回到該第一勵磁磁芯201形成差模磁路,其中,該第一方向為由該第一勵磁磁芯201的第二端面201b指向該第一勵磁磁芯201的第一端面201a的方向;
該差模電流產(chǎn)生的差模磁通在該第二勵磁磁芯202上朝向第二方向,并通過該第一磁芯101、該裝配空間403和該第二磁芯102,之后回到該第二勵磁磁芯202形成差模磁路,其中,該第二方向為由該第二勵磁磁芯202的第二端面202b指向該第二勵磁磁芯202的第一端面202a的方向。
應(yīng)理解,在當(dāng)該第一勵磁磁芯和與該第二勵磁磁芯平行時,該第一方向和該第二方向相同。
第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202周圍的差模磁路能夠抑制第一空心線圈301和第二空心線圈302中的差模電流的流通,因此,本發(fā)明實施例中的濾波電感能夠起到對差模電流的抑制作用。
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,在該第一空心線圈301和該第二空心線圈302中導(dǎo)通共模電流的情況下,該共模電流產(chǎn)生的共模磁通在該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202上平行地朝向相反方向,通過該第一空心線圈301和該第二空心線圈302的該共模電流所產(chǎn)生的共模磁通互相疊加,
該共模磁通在該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202形成閉合的共模磁路。
由于在第一空心線圈301和第二空心線圈302導(dǎo)通共模電流時產(chǎn)生的共模磁通在第一磁芯和第二磁芯上互相疊加,增強(qiáng)了共模磁通,根據(jù)電磁原理可知,該共模磁通能夠抑制第一空心線圈和第二空心線圈中的共模電流的流通,因此,本發(fā)明實施例中的濾波電感能夠起到對共模電流的抑制作用。
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,該第一勵磁磁芯201的第一端面201a與該第一磁芯101的第一表面101a之間相隔離,該第一勵磁磁芯201的第二端面201b與該第二磁芯102的第一表面102a之間相隔離,該第二勵磁磁芯202的第一端面202a與該第一磁芯101的第一表面101a之間相隔離,和,該第二勵磁磁芯202的第二端面202b與該第二磁芯102的第一表面102a之間相隔離。
可選地,上述提及的相隔離的兩個面之間的隔離距離均小于或等于10um。
在本發(fā)明實施例中,該隔離距離可以增加差模磁通的漏磁,提高該濾波電感對差模噪聲的抑制作用。
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,該第一勵磁磁芯201、該第二勵磁磁芯202和該第一磁芯101為成U字型或Π字型的第一整體結(jié)構(gòu),
該第一勵磁磁芯201的第二端面201b與該第二磁芯102的第一表面102a之間相隔離,和,該第二勵磁磁芯202的第二端面202b與該第二磁芯102的第一表面102a之間相隔離。
可選地,上述提及的相隔離的兩個面之間的隔離距離均小于或等于10um。
在本發(fā)明實施例中,該隔離距離可以增加差模磁通的漏磁,提高該濾波電感對差模噪聲的抑制作用。
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,該第一勵磁磁芯201包括第一子勵磁磁芯2011和第二子勵磁磁芯2012;
該第二勵磁磁芯202包括第三子勵磁磁芯2021和第四子勵磁磁芯2022;
該第一子勵磁磁芯2011、該第三子勵磁磁芯2021和該第一磁芯101為成U字型或Π字型的第二整體結(jié)構(gòu),
該第二子勵磁磁芯2012、該第四子勵磁磁芯2022和該第二磁芯102為成U字型或Π字型的第三整體結(jié)構(gòu),
該第一子勵磁磁芯2011的第二端面2011b和該第二子勵磁磁芯2012的第一端面2012a連接,且在該第一子勵磁磁芯2011的第二端面2011b和該第二子勵磁磁芯2012的第一端面2012b之間相隔離,
該第三子勵磁磁芯2021的第二端面2021b和該第四子勵磁磁芯2022的第一端面2022a連接,且在該第三子勵磁磁芯2021的第二端面2021b和該第四子勵磁磁芯2022的第一端面2022a之間相隔離。
可選地,上述提及的相隔離的兩個面之間的隔離距離均小于或等于10um。
在本發(fā)明實施例中,該隔離距離可以增加差模磁通的漏磁,提高該濾波電感對差模噪聲的抑制作用。
可選地,在上述的配合面間隙中可以填充有粘接物,例如該粘結(jié)物可以為磁性材料的粘接物,用于將該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202連接在一個整體。
本發(fā)明實施例中在配合面間隙中填充粘接物能夠使得上述四個磁芯穩(wěn)固的連接正一個整體,提升濾波電感的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。進(jìn)一步地,在該粘結(jié)物為磁芯材料粘結(jié)物時,進(jìn)一步地,能夠增加差模磁通漏磁,提供對差模噪聲的抑制。
需要說明的是,在該濾波電感中具有該配合面間隙時,上述的差模磁路和共模磁路的路徑不變,區(qū)別在于,該配合面間隙能夠增加差模磁通的漏磁,增強(qiáng)差模磁通,該差模磁路和共模磁路在前文描述的路徑的基礎(chǔ)上需要穿過該配合面間隙。為了避免重復(fù),此處不再贅述。
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202的非配合面處設(shè)置有有機(jī)或無機(jī)絕緣材料。
本發(fā)明實施例通過在該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202的非配合面處設(shè)置有有機(jī)或無機(jī)絕緣材料,提升了磁芯抗電絕緣能力,
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202四個磁芯的材料不完全相同。
在實際應(yīng)用中,會出現(xiàn)因差模磁通量較大,磁芯飽和的情況。為了解決這一問題,本發(fā)明實施例中可以設(shè)置該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202四個磁芯的材料不完全相同。也即該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202四個磁芯的材料包括兩種材料、三種材料或四種材料。
例如,本發(fā)明實施例中可以設(shè)置該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202中的一部分磁芯為高磁導(dǎo)率材料,另一部分磁芯為高包括材料。
因此,本發(fā)明實施例中設(shè)置該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202選用不飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度更高的不同種類的磁性材料。能夠調(diào)節(jié)差模感量和濾波帶寬,降低磁芯飽和的產(chǎn)生。
結(jié)合第一方面及其上述實現(xiàn)方式,在第一方面的另一種實現(xiàn)方式中,該第一空心線圈301和該第二空心線圈302均為扁平線線圈或帶骨架的線圈。
本發(fā)明實施例通過設(shè)置該第一空心線圈301和該第二空心線圈302為扁平線線圈或帶骨架的線圈,能夠提升磁芯抗電絕緣能力。
第二方面,提供了一種電子設(shè)備中的電磁兼容性EMC電路,包括:
如第一方面或第一方面的任一種實現(xiàn)方式中的濾波電感,該濾波電感用于抑制該電子設(shè)備中的差模噪聲和共模噪聲。
因此,本發(fā)明實施例通過扁平化磁路設(shè)計,在共模電感物理結(jié)構(gòu)上,利用共模電感磁芯和繞組,適當(dāng)修正磁路與繞組形態(tài),在保證共模電感感量的基礎(chǔ)上,能夠傳輸較大的差模電感分量,提升對差模噪聲的抑制能力,進(jìn)而提升對總噪聲的抑制能力,在同等濾波需求下,減小濾波電感的尺寸。
第三方面,本發(fā)明實施例還提供了一種電子設(shè)備,包括如第二方面的EMC電路。
附圖說明
圖1是現(xiàn)有的一種共模電感示意性框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的濾波電感的示意性框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的濾波電感的示意性框圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的濾波電感的示意性框圖。
圖5是圖4中的濾波電感在同一水平面的投射示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的濾波電感中導(dǎo)通差模電流的示意性框圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的濾波電感中導(dǎo)通共模電流的示意性框圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的濾波電感的示意性框圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的濾波電感的示意性框圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的濾波電感的示意性框圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的濾波電感的示意性框圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的濾波電感的示意性框圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的濾波電感的示意性框圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的EMC電路的示意性框圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
圖1是現(xiàn)有的一種共模電感示意圖。如圖1所示,現(xiàn)有的共模電感主要采用環(huán)形磁芯作為磁路,兩個繞組分別繞在磁環(huán)的兩側(cè)。這樣,當(dāng)電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時,在同相位繞制的兩個繞組(電感線圈)中產(chǎn)生反向的磁場,由于兩個繞組的磁場相反而相互抵消,因此正常信號電流主要受線圈電阻的影響;當(dāng)有共模電流流經(jīng)線圈時,由于共模電流的同向性,會在線圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場而增大線圈的感抗,使線圈表現(xiàn)為高阻抗,產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果,以此衰減共模電流,達(dá)到濾波的目的。
應(yīng)理解,EMC噪聲由差模噪聲和共模噪聲組成。而差模和共模兩種濾波抑制方式,任何一種方式的濾波抑制性能提升,均會對總噪聲產(chǎn)生較好的抑制效果。
前面已描述,現(xiàn)有的濾波網(wǎng)絡(luò)往往省去差模電感,只用差模電容,導(dǎo)致差模濾波回路阻抗匹配效果差,為使總噪聲達(dá)標(biāo),往往使用兩級或多級共模濾波,從而導(dǎo)致濾波電感較復(fù)雜且濾波器的總體積較大。
針對此問題,如果能夠提高濾波電感對噪聲的抑制能力,即可避免使用兩級或多級共模濾波,即使用一級簡單的濾波。并且與現(xiàn)有的濾波電感相比,且在在同等濾波需求下,如果濾波電感的噪聲抑制能力增強(qiáng)的情況在,必定能夠減小濾波電感的尺寸。
基于此,本發(fā)明實施例巧妙的提出了如果共模電感在能實現(xiàn)對共模噪聲的抑制的前提下,也能夠?qū)Σ钅T肼曔M(jìn)行抑制的話,必定能夠提升濾波電感對總噪聲的抑制能力,且能夠降低濾波器的體積。
然而,由于現(xiàn)有的共模電感為環(huán)形,圓環(huán)的空氣磁路較長,且磁路上沒有空氣氣隙,所以共模電感的漏磁通很小,其差模電感分量很小,差模噪聲抑制能力弱。
為了使得共模電感也能實現(xiàn)對差模噪聲的抑制,本發(fā)明實施例巧妙的提出了在共模電感物理結(jié)構(gòu)上,應(yīng)用共模電感磁芯和繞組設(shè)計一個較大的差模電感分量,可以提升電感對總噪聲的抑制效果,提高濾波電感的抑制能力。進(jìn)而在同等噪聲抑制需求下可以減小濾波器的總體積,或者在相同體積下提升濾波器的抑制能力。
以下,為了便于理解和說明,作為示例而非限定,以將本申請的濾波電感進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的濾波電感的示意圖。如圖2所示的濾波電感包括:第一磁芯101、第二磁芯102、第一勵磁磁芯201、第二勵磁磁芯202、第一空心線圈301和第二空心線圈302;
該第一空心線圈301和該第二空心線圈302分別套設(shè)在該第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202上;
該第一磁芯101和該第二磁芯102均為板狀結(jié)構(gòu),且該第一磁芯101的第一表面101a和該第二磁芯102的第一表面102a相對設(shè)置,
該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202均設(shè)置在該第一磁芯101和第二磁芯102之間,
并且,該第一勵磁磁芯201的第一端面201a與該第一磁芯101的第一表面101a連接,該第一勵磁磁芯201的第二端面201b與該第二磁芯102的第一表面102a連接,
該第二勵磁磁芯202的第一端面202a與該第一磁芯101的第一表面101a連接,該第二勵磁磁芯202的第二端面202b與該第二磁芯102的第一表面102a連接。
因此,本發(fā)明實施例通過將第一勵磁磁芯和第二勵磁磁芯設(shè)置在第一磁芯和第二磁芯之間,在共模電感物理結(jié)構(gòu)上,利用共模電感磁芯和繞組(空心線圈),適當(dāng)修正磁路與繞組形態(tài),使得該濾波電感形成扁平化磁路,在保證共模電感感量的基礎(chǔ)上,能夠傳輸較大的差模電感分量,提升對差模噪聲的抑制能力,進(jìn)而提升對總噪聲的抑制能力。
并且,本發(fā)明實施例中,由于濾波電感對噪聲的抑制能力較強(qiáng),因此與現(xiàn)有的濾波電感相比,在同等濾波需求下,能夠減小濾波電感的尺寸。
應(yīng)理解,為了便于展示,在本發(fā)明實施例的圖2至圖13中的濾波電感中僅示出了第一磁芯101和第二磁芯102互相平行,且第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202互相平行的例子。但本發(fā)明實施例并不限于此。
在本發(fā)明實施例中,第一磁芯101和第二磁芯102只要相對設(shè)置即可,第一磁芯101和第二磁芯102之間可以平行也可以有一定的夾角,本發(fā)明實施例并不限于此。
在本發(fā)明實施例中,第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202只要設(shè)置在該第一磁芯101和第二磁芯102之間且分別與該第一磁芯101的第一表面101a和與該第二磁芯102的第一表面102a連接即可,第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202可以平行設(shè)置,也可以具有一定的夾角,本發(fā)明實施例并不限于此。
可選地,作為另一實施例,如圖2所示,該第一磁芯101和該第二磁芯102互相平行.
該第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202互相平行,且垂直設(shè)置在該第一磁芯101和該第二磁芯102之間。
因此,本發(fā)明實施例通過將平行的第一勵磁磁芯和第二勵磁磁芯垂直設(shè)置在平行的第一磁芯和第二磁芯之間,形成扁平化的磁路,在保證共模電感感量的基礎(chǔ)上,能夠傳輸較大的差模電感分量,提升對差模噪聲的抑制能力,進(jìn)而提升對總噪聲的抑制能力。
并且,本發(fā)明實施例中,由于濾波電感對噪聲的抑制能力較強(qiáng),因此與現(xiàn)有的濾波電感相比,在同等濾波需求下,能夠減小濾波電感的尺寸。
可選地,作為另一實施例,如圖3所示,該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202為柱狀結(jié)構(gòu)。
該第一磁芯101的第一表面101a沿垂直于該第二磁芯102的第一表面102a的方向在該第二磁芯102的第一表面102a上的投影面積大于該第一勵磁磁芯201的第二端面201b沿垂直于所述第二磁芯102的第一表面102a的方向在所述第二磁芯102的第一表面102a上的投影面積和該第二勵磁磁芯202的第二端面202b沿垂直于所述第二磁芯102的第一表面102a的方向在所述第二磁芯102的第一表面102a上的投影面積之和。需要說明的是,在第一磁芯101的第一表面101a平行于第二磁芯102的第一表面102a,第一勵磁磁芯201的第二端面201b和第二勵磁磁芯202的第二端面202b均為平面,且第一勵磁磁芯201的第二端面201b和第二勵磁磁芯202的第二端面202b均平行于第二磁芯102的第一表面102a的情況下,則第一磁芯101的第一表面101a與第二磁芯102的第一表面102a的相對面積大于第一勵磁磁芯201的第二端面201b和第二勵磁磁芯202的第二端面202b的面積之和。
或,
該第二磁芯102的第一表面102a沿垂直于該第一磁芯101的第一表面101a的方向在該第一磁芯101的第一表面101a上的投影面積大于該第一勵磁磁芯201的第一端面201a沿垂直于所述第一磁芯101的第一表面101a的方向在所述第一磁芯101的第一表面101a上的投影面積和該第二勵磁磁芯202的第一端面202a沿垂直于所述第一磁芯101的第一表面101a的方向在所述第一磁芯101的第一表面101a上的投影面積之和,該第一勵磁磁芯201與該第二勵磁磁芯202相隔離。值得注意的是,
在第一磁芯101的第一表面101a平行于第二磁芯102的第一表面102a,第一勵磁磁芯201的第一端面201a和第二勵磁磁芯202的第一端面202a均為平面,且第一勵磁磁芯201的第一端面201a和第二勵磁磁芯202的第一端面202a均平行于第一磁芯101的第一表面101a的情況下,則第一磁芯101的第一表面101a與第二磁芯102的第一表面102a的相對面積大于第一勵磁磁芯201的第一端面201a和第二勵磁磁芯202的第一端面202a的面積之和。
在該第一磁芯101的第一表面101a和該第二磁芯102的第一表面102a之間具有裝配空間403,該裝配空間403包括該第一磁芯101的第一表面101a和該第二磁芯102的第一表面102a之間的空間中去除被占用空間后的剩余空間,該被占用空間包括該第一勵磁磁芯201、該第一空心線圈301、該第二勵磁磁芯202和該第二空心線圈302所占用的空間。
如圖3所示,該裝配空間403的高度(也即第一磁芯101和第二磁芯102之間的最小間距)與該第一勵磁磁芯201或該第二勵磁磁芯202的長度相當(dāng)。
應(yīng)理解,圖3中的第一磁芯101和第二磁芯102均為板狀結(jié)構(gòu),且該板狀結(jié)構(gòu)的表面均為矩形,但本發(fā)明實施例并不限于此,例如,該板狀結(jié)構(gòu)的表面也可以為圓形或多邊形等。圖3中第一勵磁磁芯201的兩個端面和第二勵磁磁芯202的兩個端面均為圓形,但本發(fā)明并不限于此,第一勵磁磁芯201的兩個端面可以分別為不同的形狀,第二勵磁磁芯202的兩個端面也可以分別為不同的形狀,前述形狀可以為矩形、三角形或多邊形等。
可選地,作為另一實施例,該第一磁芯101和該第二磁芯102之間的最小間距小于或等于該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202之間的隔離距離,該隔離距離為在平行于該第一磁芯101的第一表面101a的方向上該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202之間的最小距離,或者,該隔離距離為在平行于該第二磁芯102的第一表面102a的方向上該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202之間的最小距離。
圖3中為了便于展示,沒有設(shè)置空心線圈,如圖4所示的濾波電感為在圖3中的第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202套設(shè)第一空心線圈301和第二空心線圈302,如圖4所示,在第一磁芯101和第二磁芯102之間會形成該裝配空間403。
例如,將圖4所示的濾波電感中各部分向同一水平面投影,可以得到圖5,如圖5所示,第一磁芯101和第二磁芯102的投影面積501(該投影面積501于第一磁芯101的第一表面101a或第二磁芯102的第一表面102a相等)大于第一勵磁磁芯201投影面積502a(該投影面積502a與第一勵磁磁芯201的第一端面201a或第二端面201b的面積相等)和第二勵磁磁芯202的投影面積502b(該投影面積502b與第二勵磁磁芯202的第一端面202a或第二端面202b的面積相等)之和,其中,503為投影面積501中去除投影面積502a、投影面積502b、第一空心線圈301的投影面積504a和第二空心線圈302的投影面積504b后的剩余面積。
本發(fā)明實施例中,第一磁芯101和第二磁芯102在第二勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202的四周的外延方向的尺寸(即投影面積501去除投影面積502a和投影面積502b之后的面積)是調(diào)劑差模感量大小的因素,該外延尺寸越大,濾波電感中的漏磁通面積越大,進(jìn)而差模感量也越大,該濾波電感對差模噪聲的抑制作用越明顯。
本發(fā)明實施例中將濾波電感中的第一磁芯101和第二磁芯102之間設(shè)置較小的距離,即小于或等于該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202之間的隔離距離,能夠增加差模漏磁,能夠提高該濾波電感對差模噪聲的抑制作用。
下面結(jié)合圖6描述在空心線圈中導(dǎo)通差模電流時,本發(fā)明實施的濾波電感中的差模磁路進(jìn)行描述。
應(yīng)理解,本發(fā)明實施例中,相對該濾波電感的輸入端,該第一空心線圈301和該第二空心線圈302的繞組方向相反。
具體地,如圖6在在該第一空心線圈301和該第二空心線圈302中導(dǎo)通差模電流的情況下,
該差模電流產(chǎn)生的差模磁通在該第一勵磁磁芯201上朝向第一方向,并通過該第一磁芯101、該裝配空間403和該第二磁芯102之后回到該第一勵磁磁芯201形成差模磁路,其中,該第一方向為由該第一勵磁磁芯201的第二端面201b指向該第一勵磁磁芯201的第一端面201a的方向;
該差模電流產(chǎn)生的差模磁通在該第二勵磁磁芯202上朝向第二方向,并通過該第一磁芯101、該裝配空間403和該第二磁芯102,之后回到該第二勵磁磁芯202形成差模磁路,其中,該第二方向為由該第二勵磁磁芯202的第二端面202b指向該第二勵磁磁芯202的第一端面202a的方向。
應(yīng)理解,在當(dāng)該第一勵磁磁芯和與該第二勵磁磁芯平行時,該第一方向和該第二方向相同。
由于第一空心線圈301和第二空心線圈302在第一磁芯101和第二磁芯102上的磁路方向相反,所以互相抵消,因此,如圖6所示,僅在第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202的周圍均形成有差模磁路。
根據(jù)電磁原理可知,第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202周圍的差模磁路能夠抑制第一空心線圈301和第二空心線圈302中的差模電流的流通,因此,本發(fā)明實施例中的濾波電感能夠起到對差模電流的抑制作用。
下面結(jié)合圖7描述在空心線圈中導(dǎo)通共模電流時,本發(fā)明實施的濾波電感中的共模磁路進(jìn)行描述。
具體地,如圖7所示,在該第一空心線圈301和該第二空心線圈302中導(dǎo)通共模電流的情況下,該共模電流產(chǎn)生的共模磁通在該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202上平行地朝向相反方向,通過該第一空心線圈301和該第二空心線圈302的該共模電流所產(chǎn)生的共模磁通互相疊加,
該共模磁通在該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201、該第二勵磁磁芯202形成閉合的共模磁路。
由于,在第一空心線圈301和第二空心線圈302導(dǎo)通共模電流時產(chǎn)生的共模磁通在第一磁芯和第二磁芯上互相疊加,增強(qiáng)了共模磁通,根據(jù)電磁原理可知,該共模磁通能夠抑制第一空心線圈和第二空心線圈中的共模電流的流通,因此,本發(fā)明實施例中的濾波電感能夠起到對共模電流的抑制作用。
應(yīng)注意,前文已說明該裝配空間403的高度(也即所述第一磁芯101和所述第二磁芯102之間的最小間距)小于或等于該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202之間的隔離距離,結(jié)合圖7中的共模磁路,上述描述可以換一種說法,即該裝配空間403的高度小于該共模磁路的周長的1/4。
需要說明的是,本發(fā)明實施例中,圖2至圖7中第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202與第一磁芯101和第二磁芯102的外延具有一定的距離。但本發(fā)明實施例并不限于此。例如,如圖8所示,第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202可以設(shè)置在第一磁芯101和第二磁芯102靠近外沿的位置,使得第一勵磁磁芯201和第二勵磁磁芯202的外邊緣與第一磁芯101和第二磁芯102靠近外沿在豎直方向?qū)R。
需要說明的是,在實施應(yīng)用中,該第一勵磁磁芯201、該第二勵磁磁芯202、該第一磁芯101和該第二磁芯102可分別獨立制作,也可以是部分磁芯為一體結(jié)構(gòu)。下面將結(jié)合圖9至圖11分別舉例說明。
例如,如圖9所示,該第一勵磁磁芯201、該第二勵磁磁芯202、該第一磁芯101和該第二磁芯102分別獨立制作。
可選地,如圖9所示,該第一勵磁磁芯201的第一端面201a與該第一磁芯101的第一表面101a之間相隔離,該第一勵磁磁芯201的第二端面201b與該第二磁芯102的第一表面102a之間相隔離,該第二勵磁磁芯202的第一端面202a與該第一磁芯101的第一表面101a之間相隔離,和,該第二勵磁磁芯202的第二端面202b與該第二磁芯102的第一表面102a之間相隔離。
可選地,上述提及的相隔離的兩個面之間的隔離距離均小于或等于10um。
在本發(fā)明實施例中,該隔離距離可以增加差模磁通的漏磁,提高該濾波電感對差模噪聲的抑制作用。
可選地,如圖10所示,該第一勵磁磁芯201、該第二勵磁磁芯202和該第一磁芯101為成U字型或Π字型的第一整體結(jié)構(gòu),
該第一整體結(jié)構(gòu)與第二磁芯102裝配在一起形成該濾波電感。
可選地,如圖10所示,該第一勵磁磁芯201的第二端面201b與該第二磁芯102的第一表面102a之間相隔離,和,該第二勵磁磁芯202的第二端面202b與該第二磁芯102的第一表面102a之間相隔離。
可選地,上述提及的相隔離的兩個面之間的隔離距離均小于或等于10um。
在本發(fā)明實施例中,該隔離距離可以增加差模磁通的漏磁,提高該濾波電感對差模噪聲的抑制作用。
可選地,如圖11所示,該第一勵磁磁芯201包括第一子勵磁磁芯2011和第二子勵磁磁芯2012;
該第二勵磁磁芯202包括第三子勵磁磁芯2021和第四子勵磁磁芯2022;
該第一子勵磁磁芯2011、該第三子勵磁磁芯2021和該第一磁芯101為成U字型或Π字型的第二整體結(jié)構(gòu),
該第二子勵磁磁芯2012、該第四子勵磁磁芯2022和該第二磁芯102為成U字型或Π字型的第三整體結(jié)構(gòu),
該第二整體結(jié)構(gòu)和該第三整體結(jié)構(gòu)裝配在一起形成該濾波電感。
可選地,如圖11所示,該第一子勵磁磁芯2011的第二端面2011b和該第二子勵磁磁芯2012的第一端面2012a連接,且在該第一子勵磁磁芯2011的第二端面2011b和該第二子勵磁磁芯2012的第一端面2012b之間相隔離,
該第三子勵磁磁芯2021的第二端面2021b和該第四子勵磁磁芯2022的第一端面2022a連接,且在該第三子勵磁磁芯2021的第二端面2021b和該第四子勵磁磁芯2022的第一端面2022a之間相隔離。
該配合面間隙可以增加差模磁通的漏磁,提高該濾波電感對差模噪聲的抑制作用。
可選地,上述提及的相隔離的兩個面之間的隔離距離均小于或等于10um。
在本發(fā)明實施例中,該隔離距離可以增加差模磁通的漏磁,提高該濾波電感對差模噪聲的抑制作用。
應(yīng)注意,在本發(fā)明實施例中的濾波電感中包括配合面間隙時,裝配空間403的高度(也即第一磁芯101和第二磁芯102之間的距離)可以略大于該第一勵磁磁芯201或該第二勵磁磁芯202的長度。該裝配空間403的高度(也即第一磁芯101和第二磁芯102之間的距離)可以為該第一勵磁磁芯201)或該第二勵磁磁芯202)與該配合面間隙的長度之和。
進(jìn)一步地,作為另一實施例,在上述的配合面間隙中可以填充有粘接物,例如該粘結(jié)物可以為磁性材料的粘接物,用于將該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202連接在一個整體。
本發(fā)明實施例中在配合面間隙中填充粘接物能夠使得上述四個磁芯穩(wěn)固的連接正一個整體,提升濾波電感的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。進(jìn)一步地,在該粘結(jié)物為磁芯材料粘結(jié)物時,進(jìn)一步地,能夠增加差模磁通漏磁,提供對差模噪聲的抑制。
需要說明的是,在該濾波電感中具有該配合面間隙時,上述的差模磁路和共模磁路的路徑不變,區(qū)別在于,該配合面間隙能夠增加差模磁通的漏磁,增強(qiáng)差模磁通,該差模磁路和共模磁路在前文描述的路徑的基礎(chǔ)上需要穿過該配合面間隙。為了避免重復(fù),此處不再贅述。
需要說明的是,在實際應(yīng)用中,會出現(xiàn)因差模磁通量較大,磁芯飽和的情況。為了解決這一問題,本發(fā)明實施例中可以設(shè)置該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202四個磁芯的材料不完全相同。也即該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202四個磁芯的材料包括兩種材料、三種材料或四種材料。
例如,本發(fā)明實施例中可以設(shè)置該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202中的一部分磁芯為高磁導(dǎo)率材料,另一部分磁芯為高包括材料。
因此,本發(fā)明實施例中設(shè)置該第一磁芯101、該第二磁芯102、該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202選用不飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度更高的不同種類的磁性材料。能夠調(diào)節(jié)差模感量和濾波帶寬,降低磁芯飽和的產(chǎn)生。
進(jìn)一步地,在磁芯差模感量不足,且不存在磁飽和的情況下,作為另一實施例,為了增加差模磁通的漏磁,即增強(qiáng)該差模磁路,本發(fā)明實施中可以在裝配空間403中填充有高飽和磁通密度的磁性物質(zhì)。以使得該濾波電感能夠更好的抑制差模噪聲。
可選地,如圖12所示,本發(fā)明實施例中也可以在第一磁芯101和第二磁芯102的外延邊緣處設(shè)置一塊磁芯,以提升該濾波電感的差模感量。
需要說的是,為了提升磁芯抗電絕緣能力,該第一磁芯101的外表面中除與該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202連接部位之外的其他表面處設(shè)置有有機(jī)絕緣材料或無機(jī)絕緣材料,
該第二磁芯102的外表面中除與該第一勵磁磁芯201和該第二勵磁磁芯202連接部位之外的其他表面處設(shè)置有有機(jī)絕緣材料或無機(jī)絕緣材料,
該第一勵磁磁芯201的外表面中除去該第一端面201a和該第二端面201b之外的其他表面處設(shè)置有有機(jī)絕緣材料或無機(jī)絕緣材料,
該第二勵磁磁芯202的外表面中除去該第一端面202a和該第二端面202b之外的其他表面處設(shè)置有有機(jī)絕緣材料或無機(jī)絕緣材料。
為了提升磁芯抗電絕緣能力,本發(fā)明實施例中也可以設(shè)置該第一空心線圈301和該第二空心線圈302均為扁平線線圈或帶骨架的線圈。本發(fā)明實施并不限于此。
應(yīng)注意,本發(fā)明實施例中,第一磁芯101和第二磁芯102在水平方向的長度也可以不同,例如,如圖13中的A所示,第一磁芯101和第二磁芯102在水平方向的長度也可以不同,具體地,本發(fā)明實施例中的濾波電感可以具有多種變形,如圖13中的A、B、C所示,等等,本發(fā)明實施例并不限于此。
上文中,結(jié)合圖1至13詳細(xì)描述了本發(fā)明實施例的傳濾波電感,應(yīng)注意,圖1至圖13的例子僅僅是為了幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明實施例,而非要將本發(fā)明實施例限于所例示的具體數(shù)值或具體場景。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)所給出的圖1至圖13的例子,顯然可以進(jìn)行各種等價的修改或變化,這樣的修改或變化也落入本發(fā)明實施例的范圍內(nèi)。
下面結(jié)合圖14描述本發(fā)明一個實施例的EMC電路。具體地,圖14是根本本發(fā)明一個實施例的電子設(shè)備中的EMC電路。如圖14所示,該EMC電路包括X電容1401、Y電容1402和如圖2至圖13中的任一個濾波電感1403;該該濾波電感1403在EMC電路中同時起到差模電感和共模電感作用,用于抑制該電子設(shè)備中的差模噪聲和共模噪聲。
圖14中的電路只是示意性的,圖中的電路可以進(jìn)行各種變形,例如,本發(fā)明實施例中的EMC電路可以為X電容、Y電容和濾波電感的各種組合形式,本發(fā)明實施例并不限于此。
還應(yīng)理解,在實際應(yīng)用中,該EMC電路中的X電容和Y電容是可選部分,具體地,在實際應(yīng)用中,該EMC電路中可以僅包括X電容和濾波電感,也可以僅包括Y電容和濾波電感,也可以僅包括濾波電感,本發(fā)明實施例并不限于此。
因此,本發(fā)明實施例通過將第一勵磁磁芯和第二勵磁磁芯設(shè)置在第一磁芯和第二磁芯之間,在共模電感物理結(jié)構(gòu)上,利用共模電感磁芯和繞組,適當(dāng)修正磁路與繞組形態(tài),使得該濾波電感形成扁平化磁路,在保證共模電感感量的基礎(chǔ)上,能夠傳輸較大的差模電感分量,提升對差模噪聲的抑制能力,進(jìn)而提升對總噪聲的抑制能力,在同等濾波需求下,減小濾波電感的尺寸。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到,結(jié)合本文中所公開的實施例中描述的各方法步驟和單元,能夠以電子硬件、計算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn),為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性,在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各實施例的步驟及組成。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行,取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能,但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。
結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法或步驟可以用硬件、處理器執(zhí)行的軟件程序,或者二者的結(jié)合來實施。軟件程序可以置于隨機(jī)存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。
盡管通過參考附圖并結(jié)合優(yōu)選實施例的方式對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述,但本發(fā)明并不限于此。在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的前提下,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對本發(fā)明的實施例進(jìn)行各種等效的修改或替換,而這些修改或替換都應(yīng)在本發(fā)明的涵蓋范圍內(nèi)。