EMI滤波器中电感的取值定量方法

摘要

本发明公开了一种EMI滤波器中电感的取值定量方法，该定量方法依据相对磁导率μr、初始磁导率变化率μp、初始电感值L0满足于电感定量模型Lr＝L0μp，且L0＝μrμ0n2πR2l，从而在设计EMI滤波器时得到电感L的所需指标值。本发明设计出的电感定量模型Lr＝L0μp，在电源与负载之间有EMI滤波器时，可以根据负载所需的滤波要求，在设计EMI滤波器时可以方便得到电感L的精确值。克服了传统EMI滤波器在选择电感时，由于电感值的不精确，造成的滤波器功能与设计指标间的差距。

权利要求

1.一种EMI滤波器中电感的取值定量方法，其特征在于：所述电感取值的定量步骤为：第一步：根据EMI滤波器输出指标要求，选取电感；并通过查表获得所选电感的相对磁导率μr；

2 2

第二步：采用电感公式L0＝μrμ0nπRl得到初始电感值L0；μ0表示真空磁导率，n表示线圈的密度，R表示线圈的半径，l表示线圈的长度；

第三步：采用磁场强度公式H＝0.4πNI/l得到初始磁导率变化率μp；所述磁场强度公式H＝0.4πNI/l中，N表示电感线圈的匝数，I表示电源输出的直流偏置ID的大小；

第四步：融合第二步得到的初始电感值L0与第三步得到的初始磁导率变化率μp建立电感定量模型Lr＝L0μp，得到在EMI滤波器中电感L符合的电感值。

说明书

EMI滤波器中电感的取值定量方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种EMI滤波器，更特别地说，是指一种用于飞机电子设备上的电源滤波器中电感的取值定量方法。

背景技术

[0002] 飞机电子设备上的电源滤波器的等效电路为图1所示，图中，电感L与电容C构成EMI滤波器，电感L的1端连接在电源的正极上，电感L的2端与电源负极之间串联有电容C。电感L由软磁铁氧体和线圈(铜线)构成。

[0003] 在电子设备及电子产品中，在抑制电磁干扰(EMI)信号的传导干扰方面电感L作为EMI滤波器的重要组成部分，它的饱和特性直接影响到EMI滤波器的性能。在传统的计算EMI滤波器电感饱和特性的方法中，对于电感L的直流偏置ID与最高干扰频率f高之间的变化是分开考虑的，这将造成设计时的EMI滤波器与使用中的EMI滤波器在滤波特性上存在一定的误差，该误差会造成电磁干扰的泄漏，从而影响整个电子设备或电子产品的电磁兼容性。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提出一种在EMI滤波器中同时考虑直流偏置ID和最高干扰频率f高变化下电感L的取值定量的方法。通过电感定量模型Lr＝L0μp设计出的EMI滤波器提高了EMI滤波器的滤波特性，为负载使用电源提供了更好的保护。

[0005] 本发明是EMI滤波器中电感的取值定量方法，其特征在于：该定量方法依据相对磁导率μr、初始磁导率变化率μp、初始电感值L0满足于电感定量模型Lr＝L0μp，且L0＝2 2
μrμ0nπRl，从而在设计EMI滤波器时得到电感L的所需指标值。

[0006] 所述的EMI滤波器中电感的取值定量方法，通过电感定量模型Lr＝L0μp进行EMI滤波器中电感L的取值的定量步骤为：

[0007] 第一步：根据EMI滤波器输出指标要求，选取电感；并通过查表获得所选电感的相对磁导率μr；

[0008] 第二步：采用电感公式L0＝μrμ0n2πR2l得到初始电感值L0；

[0009] 第三步：采用磁场强度公式H＝0.4πNI/l得到初始磁导率变化率μp；所述磁场强度公式H＝0.4πNI/l中，N表示电感线圈的匝数，I表示电源输出的直流偏置ID的大小；

[0010] 第四步：融合第二步得到的初始电感值L0与第三步得到的初始磁导率变化率μp建立电感定量模型Lr＝L0μp，得到在EMI滤波器中电感L符合的电感值。

[0011] 本发明EMI滤波器中电感的取值定量方法的优点：(1)采用数字手段建模Lr＝L0μp方式，使EMI滤波器在设计阶段变得更方便、简便、通用性强。(2)采用了电感定量模型Lr＝L0μp设计出的EMI滤波器提高了EMI滤波器的滤波特性，为负载使用电源提供了更好的保护。(3)建模中同时考虑了EMI滤波器的直流偏置ID和最高干扰频率f高变化下电感L变化状况，使设计的EMI滤波器输出精度高，可以提高电子设备的电磁兼容性。

附图说明

[0012] 图1是EMI滤波器的等效电路。

[0013] 图2是本发明EMI滤波器中电感铁氧体的磁谱。

[0014] 图3是电感中铁氧体相对磁导率变化率的变化曲线。

具体实施方式

[0015] 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

[0016] 本发明是一种对EMI滤波器中电感的电感值定量方法，该定量方法依据相对磁导率μr、初始磁导率变化率μp、初始电感值L0满足于电感定量模型Lr＝L0μp，且L0＝2 2
μrμ0nπRl，从而在设计EMI滤波器时较为方便的得到电感L的所需指标值。所述电感公
2 2
式L0＝μrμ0nπRl中，n表示线圈的密度，R表示线圈的半径，l表示线圈的长度。电感L由软磁铁氧体和线圈(铜线)构成。

[0017] 在本发明中，所述相对磁导率μr是指电感L所选材质(软磁铁氧体)磁导率μ与真空磁导率μ0之比，即μr＝μ/μ0。所述软磁铁氧体的磁谱如图2所示。

[0018] 在本发明中，初始电感值L0是指电感L在EMI滤波器中滤除最高干扰频率f高下电感L的电感值。

[0019] 在本发明中，初始磁导率变化率μp是指电感L所选材质(软磁铁氧体)在直流偏置ID(单位为A)条件下的磁导率的变化参数。该磁导率变化参数可以通过电源输出的直流电流计算出磁场强度后通过查对磁谱曲线得到。该磁谱曲线如图3所示，不同的铁氧体会有不同的磁谱曲线。

[0020] 本发明通过电感定量模型Lr＝L0μp进行EMI滤波器中电感L的取值的定量步骤为：

[0021] 第一步：根据EMI滤波器输出指标要求，选取电感；并通过查表获得所选电感的相对磁导率μr；

[0022] 第二步：采用电感公式L0＝μrμ0n2πR2l得到初始电感值L0；

[0023] 第三步：采用磁场强度公式H＝0.4πNI/l得到初始磁导率变化率μp；所述磁场强度公式H＝0.4πNI/l中，N表示电感线圈的匝数，I表示电源输出的直流偏置ID的大小；

[0024] 第四步：融合第二步得到的初始电感值L0与第三步得到的初始磁导率变化率μp建立电感定量模型Lr＝L0μp，得到在EMI滤波器中电感L符合的电感值。

[0025] 本发明设计出的电感定量模型Lr＝L0μp，在电源与负载之间有EMI滤波器时，可以根据负载所需的滤波要求，在设计EMI滤波器时可以方便得到电感L的精确值。克服了传统EMI滤波器在选择电感时，由于电感值的不精确，造成的滤波器功能与设计指标间的差距。

[0026] 实施例：

[0027] 在EMI滤波器电路中电感L按照电感值的要求，选用的软磁铁氧体的相对磁导率μr为100000，设计出来的电感单位长度内线圈密度n为1000匝/m，电感半径R为3mm，电感长度l为1cm，由于设计者没有考虑电感L的直流偏置ID与最高干扰频率f高对电感值的影响，当电感L工作在直流偏置5A，最高滤波频率500MHz的时候，由于相对磁导率500MHz下变为了80000，相对磁导率变化率变μp为了0.9，电感值并不能达到12mH的要求。为了满足电感值的要求，电感半径R应变为3.5mm，电感长度变为1.2cm，才能满足电感值在设计时的12mH的要求。

[0028] 采用了本发明电感定量模型Lr＝L0μp设计出的EMI滤波器，提高了EMI滤波器的滤波特性，为负载使用电源提供了更好的保护。