新型集成EMI滤波器模块电磁参数的提取与分析

论文摘要

无源EMI滤波器是抑制开关电源中传导电磁干扰的主要手段，而传统滤波器是由分立电感器和电容器组成，由于分立元件数量多、形状各异，空间利用率低，占整个变换器系统很大一部分体积，并且分立元件存在产生的寄生参数严重影响了滤波器的高频性能。因此，减小EMI滤波器的体积，改善其高频性能，开展平面集成EMI滤波器的研究具有重要的理论和工程意义。集成LC结构是构成平面集成EMI滤波器的基本单元，实现了磁性元件和电容元件的集成。本文首先介绍了磁集成的基本原理，通过分析不同结构中电场和磁场的分布确定了基本的电磁集成结构及其简化模型；分析了现有矩形集成LC结构存在的不足，进行了结构的优化，本文着重研究基于圆环形集成LC结构的平面集成EMI滤波器。采用有限元法和解析表达式对集成LC结构电磁参数进行提取，通过对电磁参数数据的分析，发现了电容、电感、电阻随频率变化的规律；在此基础上，讨论了采用圆环形集成LC结构的平面集成EMI滤波器的设计过程，给出了各集成参数近似的计算公式用于指导滤波器的设计。最后，设计了一个平面集成EMI滤波器，进行了测量比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电磁干扰与电磁兼容
• 1.1.1 电磁干扰
• 1.1.2 电磁兼容及其标准
• 1.1.3 典型的 EMI 滤波器
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 电磁场数值计算法及相关应用软件
• 1.4.1 模拟电荷法
• 1.4.2 边界元法
• 1.4.3 有限差分法
• 1.4.4 有限元法
• 1.4.5 有限元软件
• 1.5 本文主要内容
• 第二章 磁集成在平面集成滤波器中的应用
• 2.1 磁集成技术
• 2.2 无源元件的磁集成
• 2.2.1 无源元件的阻抗特性
• 2.2.2 无源磁集成的基本结构
• 2.2.3 集成 LC 结构
• 2.2.4 集成 LC 结构的优化
• 2.3 EMI 滤波器的平面磁集成技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 集成 LC 结构电磁参数的提取
• 3.1 电容提取
• 3.1.1 有限元法提取
• 3.1.2 解析表达式提取
• 3.1.3 误差分析
• 3.1.4 频率分析
• 3.2 电感提取
• 3.2.1 无磁芯电感提取
• 3.2.2 有磁芯电感提取
• 3.3 电阻提取
• 3.3.1 无磁芯电阻提取
• 3.3.2 有磁芯电阻提取
• 3.4 结论分析
• 3.4.1 电阻
• 3.4.2 电感
• 3.5 本章小结
• 第四章 平面集成 EMI 滤波器的设计
• 4.1 CM 滤波器的实现
• 4.2 DM 滤波器的实现
• 4.2.1 DM 电感的实现
• 4.2.2 DM 电容的实现
• 4.3 平面集成滤波器的实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验测量及分析
• 5.1 测量仪器
• 5.2 测量步骤
• 5.3 使用注意事项
• 5.4 测量结果分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表论文与参与项目