差模滤波器多导体广义传输线结构模型的优化

张晓娟 吉林电子信息职业技术学院 132021

差模滤波器多导体广义传输线结构模型的优化

张晓娟 吉林电子信息职业技术学院 132021

针对差模滤波器多导体广义传输线结构模型存在的缺点，在原有结构的基础上，详细地分析该滤波器的高频特性，建立了改善高频损耗模型，并建立了个案，仿真效果较好。

差模滤波器；EMI滤波器；高频特性；高频损耗模型

1 引言

根据参考文献可知，广义传输线结构理论被应用于对集成的无源设备建立模型，当然也可以用于建立集成差模射频EMI滤波器的电磁模型[1]，经过基本理论分析、损耗模型分析和电磁耦合模型分析之后发现，电磁耦合模型分析可以较好地体现谐振点和整个全局的走向，电磁模型如图1所示，但是这个效果也影响了衰减还转移了谐振点，所以这个结构还需要进一步的改善。

2 优化模型的建立

优化模型结构中，集成差模射频EMI滤波器在四导体结构[2]如图2所示，可以看作是由两个二导体的传输结构，并且两个结构中存在着一定的磁耦合。在低频时，其性能与传输线结构I相近似，随着频率的升高，电流主要集中在内部的镍层中，这时它越来越与传输线结构II[3]相近似，具体模型结构如图3所示。

图2 集成差模滤波器的原型

3 优化模型分析

图1 无限小长度考虑临近效应的改善模型

由此可见，对于提高高频的衰减因数有两种方法[4]，一个是增加镍层上的损耗；一个是减小传输结构Ⅱ的特性阻抗。为了提高镍层上由于邻近效应引起的损耗，就必须要提高由传输结构Ⅰ产生的磁通。达到此目的的一种简单方法是减小铜层的宽度，当然铜层的厚度为了保持相同的电流密度就需要相应地增加。为了减小特性阻抗，最好的方法就是增大镍层的宽度和减小绝缘层的厚度。从以上讨论可知，减小滤波器的品质因数是在高频时得到高损耗的关键[5]，取得更高损耗的方法示意图如图4所示。

图3 集成差模滤波器的两导体分解结构示意图

4 个案研究

鉴于上述的讨论，在原有结构的基础上[6]，得出一个更高衰减的新结构，如图5所示，技术参数如表1所示。

图5 新结构的示意图

图4 取得更高损耗的方法示意图

表1 新结构集成差模滤波器原型的技术参数

对此结构进行传函增益的仿真，以标准的50 阻抗作为负载，从图6中可以看出在100MHz时，衰减可以达到-60dB。

5 结束语

在广义多导体传输结构理论的基础上，提出了集成RF-EMI滤波器模型。这种改进结构就是把高频的邻近效应考虑了进去。与以前的集总参数模型和两导体传输线结构模型相比，这种改进结构对集成滤波器的高频特性进行了比较详细的描述。在原有结构的基础上，得出一个更高衰减的新结构，进一步地改善高频损耗模型。

图6 传函仿真图

[1] Shuo Wang, F.C.Lee,D.Y Chen and W.G.Odendaal, Effects of Parasitic Parameters on EMI Filter Performance, IEEE trans on Power Electronic,2003,PP.73～78.

[2] Linzhao Zhao,J.D.van Wyk, Electromagnetic Modeling of an Integrated RF EMI Filter, IEEE trans on Power Electronics，2003，PP.1601～1607.

[3] Shuo Wang ,F.C.Lee,D.Y Chen and W.G.Odendaal, controlling the parasitic parameters to improve EMI Filter performance, IEEE trans on Power Electronics，2004，PP.503～508.

[4] Liang Xue, Chunping Wang, Jianguo Jiang, high frequency model and parameter sensitivity analysis of EMI Filter’s characteristic in switched model power supply,asia-pacific conference environmental electromagnetics CEEM’2003, PP.400～404.

[5] D.H.Liu, J.G.Jiang, high frequency characteristic analysis of EMI Filter in switch mode power supply (SMPS), IEEE trans on Power Electronics，2002，PP.2039～2042.

[6] Rengang Chen.Integrated EMI Filters for Switch Mode Power Supplies, Doctor of Philosophy In Electrical Engineering, 2004.11.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.11.056

张晓娟（1970-），女，吉林电子信息职业技术学院副教授，教务处处长，主要从事机电一体化专业教学及教学管理工作。