应用于平面EMI滤波器集成LC元件寄生电容的提取

为有效预估和分析平面EMI滤波器的高频特性,必须考虑平面电感的寄生电容对滤波器高频性能的影响.本文分别建立了应用于平面EMI滤波器集成LC元件的2D和3D有限元静电场模型来计算各匝间的寄生电容,由此得到PCB导线组成的多匝平面绕组的集总参数模型,进一步得到平面绕组的等效并联电容.讨论了介电常数对匝间电容的影响,并分析了...     

计及寄生参数效应的铁氧体共模扼流圈二端口网络的建立

共模扼流圈的寄生参数在高频时对滤波器的性能有重要影响,准确建立其对应的差模和共模二端口模型对设计电磁兼容滤波器以及改善其性能具有重要意义。对差模电路,通过建立静电场模型并计算匝间部分电容可得到等效寄生电容,进而获得二端口内各支路的电容参数;测量其谐振频率,可得到差模漏电感。对共模电路,通过建立时谐磁场模型,采用类比有限元法可求解磁心等效电感和电阻;测量其谐振频率,可得到考虑环境因素后的寄生电容。测量扼流圈二端口在输入、输出匹配状态下的散射参数,间接得到滤波器差、共模电路对应的二端口网络各支路的阻抗或导纳。散射参数法的测试与"谐振频率+有限元法"建立的阻抗取得较好的一致,说明模型的准确性和测试方法的合理性。     

类比有限元法求解铁氧体电感器磁场特征参数

密绕线匝的铁氧体电感器磁场强度H可认为仅有环向分量,若选择H为自由度,则成轴对称场分布;加载环向电流的电感器选择矢量磁位A为自由度时也呈轴对称分布,该文推导了这两类磁场在各自自由度下满足的微分方程。当两种场具有相同的材料特性、形状及相似的边界条件时,即可通过后者类比求解前者的场分布,由此可以选择矢量磁位A为自由度条件下以轴对称的方式求解铁氧体密绕电感器的磁场分布及对应的磁场参数。以两种结构的铁氧体电感器为例,在计及寄生电容的条件下,建立电感器的R-L-C集中参数模型,由此得到仅含有电阻和电感可测量的串联模型。在10 MHz范围内,等效电阻、等效电感、等效相位角计算与实验取得了一致结果,验证了计算方法的正确性和结果的准确性,为该类电感器在电力电子及其相关领域的设计提供了一条理论分析的途径。     

矩形截面圆环铁氧体磁芯电感器频率特性

本文建立了铁氧体磁芯电感器的集中参数模型,该模型包括电感、寄生电容及等效的损耗电阻等参数。其中等效的损耗电阻考虑了绕组导线由于集肤和邻近效应的交流电阻,同时将铁氧体磁芯的损耗等效为与频率有关的电阻。通过实例,给出了模型的等效串联电阻、等效串联电抗和相位角的计算值和测量值随频率变化的曲线,并进行了比较。计算结果与网络分析仪测量结果有很好的吻合,验证了模型的正确性。     

500kV限流用电抗器分布参数提取

500kV干式空心电抗器用来限制500kV系统的短路电流。在分析电抗器的工作电压和冲击电压下的电位分布时,需要用到电抗器的分布电气参数。因此采用有限元与解析法相结合的方法得出了电抗器分布参数的提取方法,并计算了电抗器的分布电容。计算结果表明,电抗器内外层线圈的参数类似,单层绕组的两端各匝的自电容较大,中部较小;而互电容则在中部略大,但是整体相差很小。从单匝线圈的杂散电容来分析,相邻两匝线圈的匝间电容最大,远远大于其它匝间电容。电抗器等效杂散电容为1.378nF,电抗器对地的等效电容为各层绕组对地电容之和,为0.27nF。     

基于“负参数”理论的EMI滤波器寄生参数的双重消除

EMI滤波器是抑制传导电磁干扰的有效器件,但分立元件的自有寄生参数对其高频段性能有重要影响。本文利用两个同侧耦合电感器等效出"负电感"和在电感器中心处连接电容器等效出"负电容"的方法,消除滤波器中的寄生电感和寄生电容。为有效控制二次寄生参数对消除效果的影响,设计了一种新型平面"消除器"和双线并绕串联结构的电感器,其中前者为上、下交错排列的PCB导线构成的圆形线圈,采用3D有限元法计算了两交错线圈的互感,为设计该类消除器提供了一种数值计算方法;后者通过高耦合度的线圈中间节点与地之间接一4倍于寄生电容的电容器,可有效消除电感器的一次及二次寄生电容。将此类具有消除器的元件应用于EMI共模滤波器,以此消除对应的寄生参数,实验表明滤波器的高频性能得到了明显改善。     

电感器交流电感与磁芯等效电阻的数学拟合

利用铁氧体磁芯电感器的集中参数模型,以电感器交流电感和磁芯等效电阻的最小偏差为目标函数,结合最小二乘法,求解出电感器交流电感与频率、磁芯等效电阻与频率的解析表达式。利用拟合出的表达式求解电感器的等效串联电阻和电抗,比较计算结果和实测结果,证实了拟合方法的可行性,说明拟合所得电感器交流电感与频率、磁芯等效电阻与频率间的关系揭示了物理量之间的内在规律。     

圆环线匝构成的平面共模EMI滤波器的特性研究

平面LC线圈是组成平面EMI滤波器的基本单元,其匝间寄生电容及所用磁心磁导率的非线性对滤波器的高频性能有重要影响。本文首次提出环形平面LC线圈结构,并对矩形和环形平面LC线圈进行了3D有限元仿真,通过对比其特性确定了环形LC线圈作为组成EMI滤波器的基本组成单元,并基于该结构实现了平面共模EMI滤波器。考虑了匝间寄生电容、相邻导体间的互感及有效磁导率的非线性,建立了环形LC线圈的等效集中参数电路,利用节点电压法求解了当其连接成低通滤波器时的插入损耗。基于环形平面LC线圈设计了一台平面共模滤波器样机,计算与实验对比显示,匝间寄生电容和磁导率的非线性对滤波器的高频性能有重要影响。     

一种提取EMI滤波器轭流圈集总参数的方法

采用等效并联电阻反映磁芯损耗,考虑其随频率变化的特性以及共模轭流圈寄生电容,给出了集总参数表示等效共模与差模模型.分析了等效并联电阻和模型电感随频率变化的趋势,并定性确定了它们在传导频率范围内与频率的线性关系,使得参数提取及模型仿真更为准确.讨论了共模轭流圈寄生电容在模型中的集总反应,首次提出了差共模模型中寄生电容存在两倍关系的假定,得到一种提取共模轭流圈集总参数更加简洁的方法,通过拟合计算曲线与实测曲线的比较证实了该方法的有效性.     

大气压介质阻挡辉光放电等效电容及对放电参数的影响

等效电容是研究大气压介质阻挡放电的基本参数。按定义式计算电容值由于没有考虑杂散电容以及外加电压参数的影响,用于计算介质阻挡放电参数不够准确。丝状放电规则的平行四边形Lissajous图,在一定假设条件下可计算介质阻挡放电的等效电容,但大气压辉光放电是不规则平行四边形。此外,计算放电参数必须用同一电压下的回路电流和等效电容,但是测量回路电流就无法同时测量Lissajous图形。为此,基于大气压氦气介质阻挡辉光放电试验测量的外加电压和回路电流,提出了该外加电压下Lissajous图形的计算方法。基于该图形,提出了大气压辉光放电时等效电容计算方法:简化法和分段法。根据计算结果,研究了等效电容对计算放电参数的影响。研究结果表明,计算法得到的Lissajous图形反映了放电过程;简化法比定义计算法得到的等效电容用于计算放电参数更接近真实放电过程,而分段法可用于探讨放电过程中瞬态等效电容的变化;等效电容对计算放电电压和电流影响很大。     

Analysis of ferrite orthogonal core for high‐frequency region based on three‐dimensional nonlinear magnetic circuit

This paper presents an operating analysis of a ferrite orthogonal core for high‐frequency power control and power conversion. The analysis is based on the three‐dimensional nonlinear magnetic circuit of the orthogonal core, and is called Reluctance Network Analysis. The magnetization characteristics of the ferrite orthogonal core are calculated accurately by using Reluctance Network Analysis. On the basis of the obtained magnetization curves, we can analyze the operating characteristics of the various application circuits of the orthogonal core. For an example, the control characteristics of a high‐frequency variable inductor using the ferrite orthogonal core are calculated in this paper. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 137(4): 10–17, 2001     

电子镇流器中镇流电感磁芯的选择与参数计算

从功率铁氧体材料本身指标出发,提出了一种直观的电子变压器镇流电感磁芯大小的选择及计算方法,指出以往经验公式的不足,并提供了一种降低镇流电感器整体成本的磁芯选择思路,可合理减小磁芯体积和铜线用量。     

尖脉冲干扰滤波器设计的关键问题

提出了用磁芯电感器与穿心电容器相结合的尖脉冲干扰滤波器设计方案.论述了磁芯电感器滤波原理,给出并分析了该滤波器设计中的关键问题:采用LC滤波器,其中L为分布电容可以忽略的高磁导率磁芯电感器,C为寄生电感很小的穿心电容器;尖脉冲干扰滤波器放在低压电源滤波电解电容器之后;选择无气隙环形高磁导率铁氧体材料的磁芯;按所提出的计算方法确定线圈匝数和磁芯截面积.该方案能保证所设计的滤波器是经济、实用的.     

1kW复合有源箝位功率因数校正变换器

提出了复合有源箝位(CAC)功率因数校正变换器电路。谐振电感与主开关串联，由辅助开关和箝位电容组成的支路并联在谐振电感两端。谐振电感可以抑止二极管的反向恢复电流，有效的减少由二极管反向恢复引起的损耗，主开关和辅助开关均可实现ZVS开关，消除了二极管寄生电容和谐振电感引起的寄生振荡。该文分析了复合有源箝位功率因数校正变换器中软开关范围与谐振电感和电容之间的关系，研制了一台1kW复合有源箝位功率因数校正变换器。     

一种测量软磁铁氧体磁芯磁导率的方法

为了便于对共模扼流圈进行设计和仿真,需要准确掌握磁芯材料的磁导率.本文建立了一种电感高频等效模型,使用此模型在已知电感器实部和虚部的情况下测得两种软磁铁氧体磁芯的相对磁导率,最后通过此模型对插入损耗计算值与实际测量值的对比,证明其具有很高的准确性,并分析了误差产生的原因.由于此模型中的所有参数都用几何尺寸测量的方法得到,简单易行,有一定的工程利用价值.     

ZVS半桥变换器的磁集成研究

为了减小高频时开关电源的开关损耗,提高变换器的效率和比功率,对传统的半桥变换器进行改造,增加谐振电感和谐振电容,通过谐振电感对并联在开关管两端的谐振电容的充、放电来实现开关管的零电压开关。为了减小开关电源中磁件的数量和体积采用平面磁集成技术将分立的谐振电感和变压器集成在同一个平面磁芯上。重点分析集成后ZVS半桥变换器的工作原理,研究谐振电感和变压器的集成方案。通过仿真和实验结果证明该方案的正确性和可行性。     

Conical inductors for broadband applications

Inductors are an integral component in radio-frequency (RF) and microwave circuit design and are typically used as either impedance-matching elements or bias chokes. There are a wide variety of inductors designed to meet today's diverse applications. Using an inductor in a given application requires understanding its capabilities and limitations. One of the main limitations of an inductor is its self-resonance frequency or first parallel-resonance frequency (PRF), which affects the usable bandwidth. This application note presents a commercially available, very high performance inductor that can be used for very broadband UHF to millimeter-wave choking or bias feed applications. Conical inductors are capable of extremely broadband, resonance-free inductance in the microhenry range that can be used for low-loss RF choking and bias feeding. The conical shape combined with careful assembly to low capacitance attach pads allows usable bandwidth of these inductors from 10 MHz to 40 GHz. The conical inductor overcomes the limited bandwidth seen in standard SMT inductors by virtue of its conical design and careful assembly.