磁性材料在EMI滤波器中的应用

摘要：磁性材料是EMI滤波器的关键材料。文章简单介绍了EMI滤波器所用磁性材料的特点，详细分析了共模滤波电感和差模滤波电感所用磁芯的基本特性，给出了共模滤波电感磁芯和差模滤波电感磁芯的温度特性。
关键词：EMI；滤波器；磁性材料；共模；差模

0 引言
开关电源一般都采用脉冲宽度调制(PWM)技术，其特点是频率高，效率高，功率密度高，可靠性高。然而，由于其开关器件工作在高频通
断状态，高频的快速瞬变过程虽然能完成正常的能源传递，但却是一种电磁骚扰源。它产生的EMI信号有很宽的频率范围，又有较高的幅度，因而会严重影响其他电子设备的正常工作。

1 EMI滤波电路
开关电源的开关频率及其谐波的主要表现是电源线上的干扰，称之为传导干扰。传导干扰分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是由载流导体与大地之间的电位差产生的，其特点是两条线上的干扰信号电压是同电位同相的；而差模干扰则是由载流导体之间的电位差产生的，其特点是两条线上的干扰信号电位相同，但相位相反。事实上，针对不同的干扰信号，EMI滤波电路也分为抗共模干扰滤波电路和抗差模干扰滤波电路，图1所示是其滤波电路。

图l中，LC1、LC2、Cy1、Cy2构成共模滤波电路。LC1和LC2为共模滤波电感，而Ld1、Ld2、Cx1、Cx2则可构成差模滤波电路，Ld1和Ld2为差模滤波电感。在这个滤波电路中，共模滤波电感和差模滤波电感起着举足轻重的作用，其性能优劣直接决定EMI滤波器的成败，而共模滤波电感和差模滤波电感的性能好坏主要是由磁芯的特性所决定，所以，分析EMI滤波器中所用的磁芯特性，其意义相当重大。
一般而言，磁性材料根据其特性及应用可分为软磁、硬磁、压磁等，其中软磁应用最为广泛，几乎所有感性器件(电感、变压器、传感器
等)都离不开软磁材料，目前，滤波电感应用最多的磁芯也是软磁材料。磁性材料的选择除了要正确选择其基本的磁参数(如Bs、μi、Tc)外，
还要仔细选定它们的电特性(如电阻率、频宽、阻抗等)。根据EMI滤波器的特点，共模滤波电感和差模滤波电感的磁芯选择应遵守以下几点：
第一、初始磁导率要高(μi>2000)；
第二、要有低矫顽磁力Hc，以减小磁滞损耗；
第三、电阻率ρ高，以减小高频下的涡流损耗；
第四、ωc要高，适当的截止频率可以展宽频段；
第五、Tc要高，以适应各类工作环境；
第六、应具有某一特定的损耗频率响应曲线，这样，在需要衰减EMI信号的频段内其损耗较大，因而可以把EMI衰减到最低电平，而在需要传输信号的频段内损耗应较小，这样，信号容易通过。