一種電磁干擾抑制結(jié)構(gòu)和具有該結(jié)構(gòu)的電能變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電磁干擾抑制電路，特別是一種電磁干擾抑制結(jié)構(gòu)和具有該結(jié)構(gòu)的電能變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在開關(guān)電源、LED驅(qū)動(dòng)器、LED燈具、逆變器、電池充電器、充電粧、電源適配器、醫(yī)療電源、醫(yī)療設(shè)備、通訊電源和通訊設(shè)備等電能變換器中，為抑制電能變換器中半導(dǎo)體開關(guān)器件高頻工作產(chǎn)生的電磁噪聲，通常會(huì)通過Y電容，X電容、共模電感和差模電感等電磁噪聲濾波器件進(jìn)行濾波，抑制其對(duì)外界環(huán)境的電磁干擾影響，滿足相關(guān)的電磁兼容法規(guī)要求。
[0003]對(duì)于交流輸入的電能變換器，根據(jù)交流輸入方式可以分為：I類輸入和II類輸入，其中I類輸入由交流輸入線和地線組成，II類輸入只由交流輸入線組成。
[0004]a) I類電能變換器
[0005]I類電能變換器如圖I所示，由可以簡化成兩部分：I類EMI濾波器和功率變換(Power Converter)電路組成。I類電能變換器的交流輸入包括交流輸入線和大地;EMI濾波器的左側(cè)3個(gè)輸入端I、2和3分別連接至交流輸入線和大地;EMI濾波器右側(cè)的輸出端4、5和6分別連接至功率變換電路的輸入端I、2和3;然后功率變換電路輸出端4和5連接負(fù)載，提供所需的電能。
[0006]在I類電能變換器中的I類EMI濾波器通常采用I類單級(jí)EMI濾波電路單元，如圖2所示，或者I類多級(jí)串聯(lián)EMI濾波電路單元，如圖3所示。
[0007]I類單級(jí)EMI濾波電路單元典型結(jié)構(gòu)如圖2所示，由3個(gè)輸入端口 I，2和3與3個(gè)輸出端口 4，5，和6組成，輸入端口 3與輸出端口 6都連接至大地線。I類單級(jí)ΕΜΓ濾波電路單元包括電容0￥1、0￥2、0￥3、0￥4、0乂1、0乂2、電感1^1和電感1^，其中電感1^1和電感1^可以單獨(dú)工作，也可以用磁芯進(jìn)行耦合，形成差模電感、共模電感或者差共模電感。上述器件CY1、CY2、CY3、CY4、CX1、CX2、電感L1和電感L2都可以獨(dú)立工作，實(shí)現(xiàn)EMI噪聲濾波功能。當(dāng)上述器件獨(dú)立工作時(shí)，其它電容以開路的方式進(jìn)行替代，其它電感以短路線進(jìn)行替代。
[0008]I類單級(jí)ΕΜΓ濾波電路單元的輸入端I連接至電容CYl、電容CXl和電感LI的連接點(diǎn)；I類單級(jí)EMI濾波電路單元的輸入端2連接至電容CY2、電容CXl和電感L2的連接點(diǎn)；I類單級(jí)ΕΜΓ濾波電路單元的輸入端3連接至電容CYl和電容CY2的連接點(diǎn)，以及電容CY3和電容CY4的連接點(diǎn)和輸出端口 6; I類單級(jí)EMI濾波電路單元的輸出端4連接至電容CY3、電容CX2和電感LI的連接點(diǎn)；I類單級(jí)EMI濾波電路單元的輸出端5連接至電容CY4、電容CX2和電感L2的連接點(diǎn)。
[0009]圖2中所示的I類單級(jí)ΕΜΓ濾波電路單元中虛線框中電容CY1、CY2、CY3和CY4的形成的電路，用于提供后級(jí)功率變換電路中高頻噪聲源的噪聲電流回路，以減小電能變換器中的噪聲源對(duì)外部的電磁干擾。
[0010]增大I類單級(jí)EMI濾波電路單元中的電容CY1、CY2、CY3和CY4容量可以減小噪聲源對(duì)外部的電磁干擾，但會(huì)增加電能變換器對(duì)地的漏電流。由于需要滿足安全規(guī)范中對(duì)漏電流大小的限制，因此上述I類單級(jí)EMI濾波電路單元中對(duì)地電容CYl、CY2、CY3和CY4的容值大小就有限制，從而導(dǎo)致上述電容CY1、CY2、CY3和CY4的容值不能無限制地增大，造成圖I所示的I類電能變換器噪聲抑制困難，就需要再增加I級(jí)或多級(jí)的EMI濾波器，導(dǎo)致產(chǎn)品體積增大，效率降低，成本增高。
[0011]圖3為I類多級(jí)串聯(lián)的EMI濾波電路單元，由圖2所示的I類單級(jí)EMI濾波電路單元串聯(lián)而成，其中I類單級(jí)EMI濾波電路單元（I)的輸入端I、2和3分別與交流輸入線和大地線(Earth)相連；I類單級(jí)EMI濾波電路單元（I)的輸出端4、5和6分別于I類EMI濾波電路單元
(2)的輸入端1、2和3相連;I類單級(jí)EMI濾波電路單元(2)的輸出端4、5和6分別于后續(xù)的I類EMI濾波電路單元(η)的輸入端1、2和3相連;后續(xù)I類單級(jí)EMI濾波電路單元(η)的輸出端4、5和6再與后續(xù)的功率變換電路的輸入端I，2和3相連。
[0012]與I類單級(jí)EMI濾波器一樣，I類多級(jí)串聯(lián)的EMI濾波電路單元存在更多的對(duì)地電容，造成更大的漏電流，因此，其對(duì)地電容的電容量大小受到安全法規(guī)中漏電流大小的限制，導(dǎo)致圖I所示的I類電能變換器噪聲抑制困難，就需要再增加更多級(jí)的EMI濾波器，導(dǎo)致產(chǎn)品體積增大，效率降低，成本增高。
[0013]b)II類電能變換器
[0014]II類電能變換器如圖4所示，由兩部分組成:EMI濾波器和功率變換電路組成。II類電能變換器的交流輸入只包括交流輸入線;EMI濾波器的左側(cè)2個(gè)輸入端I和2分別連接至交流輸入線;EMI濾波器右側(cè)的輸出端4和5分別連接至功率變換電路的輸入端I和2;然后功率變換電路輸出端4和5連接負(fù)載，提供所需的電能。
[0015]II類單級(jí)EMI濾波電路單元典型結(jié)構(gòu)如圖5所示，由2個(gè)輸入端口 I和2與2個(gè)輸出端口 4和5組成。II類單級(jí)ΕΜΓ濾波電路單元包括電容CXl、CX2、電感LI和電感L2，其中電感LI和電感L2可以單獨(dú)工作，也可以用磁芯進(jìn)行耦合，形成I個(gè)差模電感、共模電感或者差共模電感。上述器件CXl、CX2、電感LI和電感L2都可以獨(dú)立工作，實(shí)現(xiàn)EMI噪聲濾波功能。當(dāng)上述器件獨(dú)立工作時(shí)，其它電容以開路的方式進(jìn)行替代，其它電感以短路線進(jìn)行替代。
[0016]II類單級(jí)EMI濾波電路單元的輸入端I連接至電容CXl和電感LI的連接點(diǎn)；II類單級(jí)EMI濾波電路單元的輸入端2連接至電容CXI和電感L2的連接點(diǎn)；II類單級(jí)EMI濾波電路單元的輸出端4連接至電容CX2和電感LI的連接點(diǎn)；II類單級(jí)EMI濾波電路單元的輸出端5連接至電容CX2和電感L2的連接點(diǎn)。
[0017]圖4所示的II類電能變換器，通過電容CXl、CX2、電感LI和電感L2對(duì)后級(jí)功率變換電路中高頻噪聲源的電磁干擾進(jìn)行抑制。通過增加電容容量和電感量可以加強(qiáng)對(duì)高頻電磁噪聲的抑制效果。然而安規(guī)要求中掉電時(shí)間的要求限制了電容CXI和CX2的容量增加，造成圖4所示II類電能變換器噪聲抑制困難，就需要再增加I級(jí)或多級(jí)EMI濾波器進(jìn)行抑制，但會(huì)增加產(chǎn)品的體積、重量和成本，同時(shí)降低電能變換效率。
[0018]當(dāng)II類單級(jí)EMI濾波電路單元不能滿足噪聲抑制要求時(shí)，II類多級(jí)EMI濾波電路單元被提出以滿足電磁噪聲抑制的要求，如圖6所示。II類多級(jí)EMI濾波電路單元由多個(gè)II類單級(jí)EMI濾波電路單元串聯(lián)而成，其中II類單級(jí)EMI濾波電路單元（I)的輸入端I和2分別與交流輸入線相連；II類單級(jí)EMI濾波電路單元（I)的輸出端4和5分別與II類單級(jí)EMI濾波電路單元(2)的輸入端I和2相連；II類單級(jí)EMI濾波電路單元(2)的輸出端4和5分別與后續(xù)II類單級(jí)EMI濾波電路單元(η)的輸入端I和2相連;后續(xù)II類單級(jí)EMI濾波電路單元(η)的輸出端再與后續(xù)的功率變換電路的輸入端I和2相連，提供需要電能。
[0019]當(dāng)圖6所示的II類多級(jí)EMI濾波電路單元被應(yīng)用到產(chǎn)品中，但該方案存在更多的跨接于火線和零線間的電容，造成更長的放電時(shí)間，為滿足放電時(shí)間的要求，電容的容量就無法無限制地增加;多級(jí)的電感進(jìn)一步增加了導(dǎo)致產(chǎn)品體積、重量和成本的增加，同時(shí)電能變換效率進(jìn)一步下降。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0020]針對(duì)上述I類和II類電能變換器中現(xiàn)有的電磁噪聲抑制技術(shù)導(dǎo)致的漏電流問題、放電時(shí)間、體積大和電能變換器效率低的不足之處，本實(shí)用新型提出一種電磁干擾抑制結(jié)構(gòu)和具有該結(jié)構(gòu)的電能變換器，它不需要通過大地線就可以直接給功率變換電路中的高頻噪聲提供電流回路，顯著減小電磁噪聲的傳播回路面積;在滿足電磁兼容法規(guī)對(duì)電磁干擾和安規(guī)要求下，一方面大幅度地減小電能變換器中的對(duì)地漏電流，另一方面不影響電能的變換效率，以及產(chǎn)品體積的減小。通過優(yōu)化后，甚至可以免除電能變換器的對(duì)地漏電流，提高電能變換效率，進(jìn)一步減小產(chǎn)品體積。而且本實(shí)用新型適用于現(xiàn)有的EMI濾波器結(jié)構(gòu)，可以在不修改現(xiàn)有EMI濾波器結(jié)構(gòu)的情況抑制電磁噪聲，滿足電磁兼容的法規(guī)要求，還可以進(jìn)一步簡化和優(yōu)化EMI濾波器結(jié)構(gòu)，減小漏電流，減少器件，較小體積和提高電能變換效率。[0021 ]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的。
[0022]—種電磁干擾抑制結(jié)構(gòu)，其特征在于：它包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的電容Cl和電容C2;所述的電容Cl和電容C2串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的兩端分別具有連接至交流輸入線的接點(diǎn)；所述的電容CI和電容C2之間的連接點(diǎn)是與后續(xù)的功率變換電路的電氣連接點(diǎn)連接的接點(diǎn);所述的電容Cl和電容C2可用等效的容性阻抗器件替代。
[0023]上述的電容Cl和電容C2為任何結(jié)構(gòu)的電容。
[0024]一種電能變換器，它包括EMI濾波器和功率變換電路;其特征在于：它還包括如上所述的電磁干擾抑制結(jié)構(gòu);所述的電磁干擾抑制結(jié)構(gòu)的電容Cl和電容C2串聯(lián)連接結(jié)構(gòu)的兩端分別連接交流輸入線;所述的電容Cl和電容C2之間的連接點(diǎn)與后續(xù)的功率變換電路的電氣連接點(diǎn)連接;所述的電容Cl和電容C2可用等效的容性阻抗器件替代。
[0025]所述的電能變換器，其特征在于:所述的功率變換電路中包括整流橋，所述的電容CI和電容C2之間的連接點(diǎn)與整流橋的負(fù)端連接;所述的電容CI和電容C2可用等效的容性阻抗器件替代。
[0026]所述的電能變換器，其特征在于:所述的功率變換電路中包括整流橋，所述的電容CI和電容C2之間的連接點(diǎn)與整流橋的正端連接;所述的電容CI和電容C2可用等效的容性阻抗器件替代。
[0027]所述的電能變換器，其特征在于:所述的功率變換電路中包括整流橋，所述的電容CI和電容C2之間的連接點(diǎn)與后續(xù)的功率變換電路的電氣連接點(diǎn)連接;所述的電容Cl和電容C2可用等效的容性阻抗器件替代。
[0028]當(dāng)電能變換器中施加本實(shí)用新型提出的電磁干擾抑制結(jié)構(gòu)后，可以進(jìn)一步優(yōu)化電能變換器中的EMI濾波器，可以減少(EMI