具有電磁干擾抑制結構的電能變換器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電磁干擾抑制電路，特別是一種具有電磁干擾抑制結構的電能變換器。
【背景技術】
[0002]在開關電源、LED驅(qū)動器、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)療設備、通訊電源和通訊設備等電能變換器中，為抑制電能變換器中半導體開關器件高頻工作產(chǎn)生的電磁噪聲，通常會通過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行濾波，抑制其對外界環(huán)境的電磁干擾影響，滿足相關的電磁兼容法規(guī)要求。
[0003]對于交流輸入的電能變換器，根據(jù)交流輸入方式可以分為:1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1所示，由可以簡化成兩部分:1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3個輸入端1、2和3分別連接至交流輸入線和大地；EMI濾波器右側的輸出端4、5和6分別連接至功率變換電路的輸入端1、2和3 ;然后功率變換電路輸出端4和5連接負載，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EMI濾波電路單元，如圖2所示，或者I類多級串聯(lián)EMI濾波電路單元，如圖3所示。
[0007]I類單級EMI濾波電路單元典型結構如圖2所示，由3個輸入端口 1，2和3與3個輸出端口 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EMI濾波電路單元包括電容CY1、CY2、CY3、CY4、CX1、CX2、電感L1和電感L2，其中電感L1和電感L2可以單獨工作，也可以用磁芯進行耦合，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都可以獨立工作，實現(xiàn)EMI噪聲濾波功能。當上述器件獨立工作時，其它電容以開路的方式進行替代，其它電感以短路線進行替代。
[0008]I類單級EMI濾波電路單元的輸入端1連接至電容CY1、電容CX1和電感L1的連接點類單級EMI濾波電路單元的輸入端2連接至電容CY2、電容CX1和電感L2的連接點類單級EMI濾波電路單元的輸入端3連接至電容CY1和電容CY2的連接點，以及電容CY3和電容CY4的連接點和輸出端口 6 ;1類單級EMI濾波電路單元的輸出端4連接至電容CY3、電容CX2和電感L1的連接點；1類單級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。
[0009]圖2中所示的I類單級EMI濾波電路單元中虛線框中電容CY1、CY2、CY3和CY4的形成的電路，用于提供后級功率變換電路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外部的電磁干擾。
[0010]增大I類單級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外部的電磁干擾，但會增加電能變換器對地的漏電流。由于需要滿足安全規(guī)范中對漏電流大小的限制，因此上述I類單級EMI濾波電路單元中對地電容CY1、CY2、CY3和CY4的容值大小就有限制，從而導致上述電容CY1、CY2、CY3和CY4的容值不能無限制地增大，造成圖1所示的I類電能變換器噪聲抑制困難，就需要再增加1級或多級的EMI濾波器，導致產(chǎn)品體積增大，效率降低，成本增高。
[0011]圖3為I類多級串聯(lián)的EMI濾波電路單元，由圖2所示的I類單級EMI濾波電路單元串聯(lián)而成，其中I類單級EMI濾波電路單元(1)的輸入端1、2和3分別與交流輸入線和大地線(Earth)相連；1類單級EMI濾波電路單元(1)的輸出端4、5和6分別于I類EMI濾波電路單元⑵的輸入端1、2和3相連；I類單級EMI濾波電路單元⑵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ΕΜΙ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1，2和3相連。
[0012]與I類單級ΕΜΙ濾波器一樣，I類多級串聯(lián)的ΕΜΙ濾波電路單元存在更多的對地電容，造成更大的漏電流，因此，其對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，導致圖1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的ΕΜΙ濾波器，導致產(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2個輸入端1和2分別連接至交流輸入線；EMI濾波器右側的輸出端4和5分別連接至功率變換電路的輸入端1和2 ;然后功率變換電路輸出端4和5連接負載，提供所需的電能。
[0015]II類單級EMI濾波電路單元典型結構如圖5所示，由2個輸入端口 1和2與2個輸出端口 4和5組成。II類單級EMI濾波電路單元包括電容CX1、CX2、電感L1和電感L2，其中電感L1和電感L2可以單獨工作，也可以用磁芯進行耦合，形成1個差模電感、共模電感或者差共模電感。上述器件CX1、CX2、電感L1和電感L2都可以獨立工作，實現(xiàn)EMI噪聲濾波功能。當上述器件獨立工作時，其它電容以開路的方式進行替代，其它電感以短路線進行替代。
[0016]II類單級EMI濾波電路單元的輸入端1連接至電容CX1和電感L1的連接點；11類單級EMI濾波電路單元的輸入端2連接至電容CX1和電感L2的連接點；11類單級EMI濾波電路單元的輸出端4連接至電容CX2和電感L1的連接點；11類單級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。
[0017]圖4所示的II類電能變換器，通過電容CX1、CX2、電感L1和電感L2對后級功率變換電路中高頻噪聲源的電磁干擾進行抑制。通過增加電容容量和電感量可以加強對高頻電磁噪聲的抑制效果。然而安規(guī)要求中掉電時間的要求限制了電容CX1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1級或多級EMI濾波器進行抑制，但會增加產(chǎn)品的體積、重量和成本，同時降低電能變換效率。
[0018]當II類單級EMI濾波電路單元不能滿足噪聲抑制要求時，II類多級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HMI濾波電路單元由多個II類單級EMI濾波電路單元串聯(lián)而成，其中II類單級EMI濾波電路單元(1)的輸入端1和2分別與交流輸入線相連；11類單級EMI濾波電路單元⑴的輸出端4和5分別與II類單級EMI濾波電路單元⑵的輸入端1和2相連；11類單級EMI濾波電路單元⑵的輸出端4和5分別與后續(xù)II類單級EMI濾波電路單元(η)的輸入端1和2相連；后續(xù)II類單級ΕΜΙ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1和2相連，提供需要電能。
[0019]當圖6所示的II類多級ΕΜΙ濾波電路單元被應用到產(chǎn)品中，但該方案存在更多的跨接于火線和零線間的電容，造成更長的放電時間，為滿足放電時間的要求，電容的容量就無法無限制地增加；多級的電感進一步增加了導致產(chǎn)品體積、重量和成本的增加，同時電能變換效率進一步下降。

【發(fā)明內(nèi)容】