采用分股并联导线结构代替单股矩形导线结构,以三股为例,建立新的有限元计算模型[8],计算LC 单元的寄生参数(图13~图15)。
采用新结构后,导体宽度成倍减小,进而等效并联电容明显减小。同时,虽然分裂导线减弱矩形导线的集肤效应,同等宽度下交流电阻有所减小。但对比于同等厚度矩形导线单股导线结构,新结构的导线集肤效应得到加强。
5.实验验证
为验证采用分股导线结构后,其等效并联电容的变化趋势,采用PCB 基板制作两种宽度LC 单元系列。LC 单元系列1 以2.5mm 宽度导线构成单股结构LC 单元,并制作其相应的双股并联结构和三股并联结构;LC 单元系列2 以1.5mm 宽度导线构成单股结构LC 单元,同样制作其相应的双股并联结构和三股并联结构。其中系列1 的导线间距(G)为0.75mm,系列2的导线间距为1.5mm,电容测试采用Agilent 4395A 阻抗分析模块。
比较上表中各数据,可以看出对于任意参数的LC单元,采用分股并联结构后,其等效并联电容都会有一定的减小,且分裂股数越多,其等效并联电容越小。
6. 结论
以环形“感容”集成结构为基本组成单元(LC 单元),论证了集成电感等效并联电容(EPC)及等效串联电阻在高频段与PCB 导线截面宽度的关系,并在现有技术前提下提出一种改进方法,得到如下结论:
(1) 降低电感等效并联电容或是提高其等效串联等效电阻,都可以提高EMI 滤波器高频段的滤波性能。
(2) 在矩形导线截面积一定的条件下,减小导线宽度、增加厚度可以减小等效并联电容,增强集肤效应、增大交流电阻。
(3) 采用分股并联结构后,其等效并联电容基本不变,并可以获得较大的交流电阻。
参考文献
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作者简介
石磊磊(1988—),男,江苏,硕士研究生,从事电力电
子电磁兼容的研究;
王世山(1967 -),男,陕西人,博士,副教授,主要从
事电磁场数值计算、电力电子电磁兼容的研究。