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第3O卷第2期电工电能新技术Vo1．30．No．2

2011年4月AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergyApril2011

应用于平面EMI滤波器集成LC元件寄生电容的提取

武丽芳，王世山，周小林

(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)

摘要：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，并分析了边缘效应对有限元

模型计算结果的影响，将计算得到的等效并联电容应用于对应的集总等效电路中，通过计算结果与

测量曲线的对比，说明了该计算方法的有效性，可用于指导平面电感和集成LC元件的设计。

关键词：集成LC元件；寄生电容；有限元模型；平面绕组

中图分类号：TN713．4文献标识码：A文章编号：1003—3076(2011)02-0035-05

1引言

由于分立元器件组成的EMI滤波器存在寄生

参数、连接导线的影响，使得滤波器在高频时性能变零

差，为解决这一问题，人们将努力投向了平面EMI

(a)集成LC元件(b)集总等效电路

滤波器¨。。平面滤波器将集成LC元件等效的差

1、2一平面绕组的自感；M一上下两绕组间互感；

模、共模电容和差模、共模电感集成在一个磁芯中，

Cl、C2一两绕组间的电耦合；C。l、

不仅减小了滤波器的体积和重量，同时大大减小了

C2一同层绕组的寄生电容；l、R2一绕组等效损耗

元器件间连接导线的影响。但由于集成LC元件采

图1集成LC元件的结构与等效电路

用高介电常数基板，增大了平面绕组线匝之间的电

Fig．1Structureandequivalentcircuit

耦合，使得输入电源中的各种噪声通过匝间的分布ofintegratedLCcomponent

电容进入电路中，在功率器件开关的过程中产生更

强的电磁干扰。因此平面EMI滤波器的设计中，阻抗测量法，给出包含寄生参数的电路模型，根据谐

必须考虑平面绕组的寄生电容对其高频性能的振频率推导出寄生电容，这种方法受模型的复杂

影响。程度影响较大，且不能在设计期间完成；第三种是有

集成LC元件的基本结构与等效电路模型如图限元法，文献[7]对绕线式电感建立了2D轴对称模

1所示，由于寄生电容不易直接测量，采用有效的方型，计算任意匝间的寄生电容。由于集成LC元件

法来提取绕组的寄生电容，对预估和研究平面EMI不满足轴对称场的边界条件，无法借鉴文献[7]的

滤波器的高频性能具有重要意义。计算方法。文献[8]通过节点电压方程来求解等效

目前提取绕组寄生电容的方法主要有三种，第