一种在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器

摘要

本发明公开涉及一种EMI滤波器以防止通过电源线电缆发出的噪声，在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器包括：配置于电源侧的共模扼流圈；配置于EMI源侧的Y电容；感测电流的感测绕组；放大噪声电流的放大单元；将次级线圈的信号作为补偿信号注入到Y电容的变压器。

说明书

技术领域

本发明涉及一种EMI滤波器，更具体地说，涉及一种在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器。

背景技术

在大多数家庭/工业电气系统中，安装了EMI滤波器以防止通过电源线电缆发出的传导EMI噪声。

为了防止共模传导噪声，通常使用由共模扼流圈和Y电容组成的滤波器。在大功率/大电流的电气系统中，共模扼流圈的自饱和会降低降噪性能，为防止这种情况，必须使用多级滤波器或昂贵的高性能扼流圈才能获得足够的衰减性能，这导致滤波器的尺寸和价格将大大增加。因此，已经尝试使用有源EMI滤波器，该有源EMI滤波器可以克服无源EMI滤波器的局限并且有效地提高性能，并且优选没有由于有源EMI滤波器而导致的添加到电源线上的扼流圈。

有源EMI滤波器具有反馈电路结构，该电路可通过电容器或变压器感测噪声电压或电流，并将补偿电压或电流施加回变压器或电容器以将其消除。但是，如果有源EMI滤波器通过在电源线上添加变压器来感测并补偿噪声，则由于变压器的自饱和，大功率/大电流电气系统的性能将大大降低。即，在相关技术中，在电源线上没有添加变压器的有源EMI滤波器，通过电容器执行噪声感测和噪声补偿。

但是，当有源EMI滤波器将电容器连接到电源线以感测和补偿噪声时，有源电路元件未与电源线隔离，因此对抗电过载(electrical overstress，EOS)的可靠性和稳定性大大降低。换句话说，需要一种结构，所述结构既不会由于有源EMI滤波器在电源线上增加扼流圈，且可使有源电路元件与电源线隔离。

发明内容

技术课题

本发明要解决的课题是提供一种在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器，所述EMI滤波器即使在电源线上没有附加元件，有源电路元件也与电源线隔离。

本发明要解决的另一个问题是提供一种通过使用在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器来减小EMI噪声的方法，所述EMI滤波器即使在电源线上没有附加元件，有源电路元件也与电源线隔离。

技术解决方法

为了实现所述目的，根据本发明的第1实施例的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器包括：共模(CM)扼流圈(Choke)，配置于供电的电源侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组；Y电容，所述Y电容配置于产生EMI的EMI源的一侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和中性线之间并联连接，并与接地共同连接；感测绕组，所述感测绕组通过线圈重绕在所述共模扼流圈上，并感测所述共模扼流圈的噪声电流；放大单元，所述放大单元放大由所述感测绕组感测的噪声电流；以及变压器，所述变压器设置在所述Y电容的前端，初级线圈接收来自所述放大单元放大的信号，次级线圈连接到与所述Y电容相连的接地从而与电源线隔离(isolated)，并将所述次级线圈的信号作为补偿信号注入到所述Y电容。

为了实现所述目的，根据本发明第2实施例的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器包括：共模(CM)扼流圈，配置于供电的电源侧，并且连接到EMI源的火线(Liveline)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组；Y电容，所述Y电容配置于产生EMI的EMI源的一侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和中性线之间并联连接，并与接地共同连接；变压单元，所述变压单元安装在所述Y电容的前端，初级线圈感测所述Y电容的噪声电压，次级线圈将其进行变压，并与电源线隔离(isolated)；放大单元，所述放大单元放大由所述变压单元感测到并经过变压的噪声电压；补偿绕组，所述补偿绕组通过线圈重绕在所述共模扼流圈上，并将由所述放大单元放大的噪声信号注入到所述共模扼流圈中。

为了实现所述目的，根据本发明的第3实施例的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器包括：共模(CM)扼流圈，配置于产生EMI的EMI源一侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组；Y电容，所述Y电容配置于供电的电源侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和所述中性线之间并联连接，并与接地共同连接；感测绕组，所述感测绕组通过线圈重绕在所述共模扼流圈上，并感测所述共模扼流圈的噪声电流；放大单元，所述放大单元放大由所述感测绕组感测的噪声电流；以及变压器，所述变压器设置在所述Y电容的前端，初级线圈接收来自所述放大单元的放大信号，次级线圈连接到与所述Y电容相连的接地从而与电源线隔离(isolated)，并将通过所述次级线圈变压的信号作为补偿信号注入到所述Y电容。

为了实现所述目的，根据本发明的第4实施例的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器包括：共模(CM)扼流圈，配置于产生EMI的EMI源的一侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组；Y电容，所述Y电容配置于供电的电源侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和中性线之间并联连接，并与接地共同连接；变压器，所述变压器设置在所述Y电容的前端，初级线圈感测来自所述Y电容的噪声电压并通过次级线圈对其进行变压，并与电源线隔离(isolated)；放大单元，所述放大单元放大由所述变压器变压的噪声电压；补偿绕组，所述补偿绕组通过线圈重绕在所述共模扼流圈上，并将由所述放大单元放大的噪声信号作为补偿信号注入到所述共模扼流圈中。

为了实现所述其他目的，通过使用根据本发明的第1实施例的、在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器来减小EMI噪声的方法，该方法作为在无源EMI滤波器上添加有源元件来降低EMI噪声的方法，所述无源EMI滤波器包括共模(CM)扼流圈，配置于供电的电源侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组；以及Y电容，所述Y电容配置于产生EMI的EMI源的一侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和中性线之间并联连接，并与接地共同连接，其特征为：该方法包括：通过将线圈重绕在所述共模扼流圈上而形成的感测绕组来感测所述共模扼流圈的噪声电流的步骤；放大所述感应绕组感应到的噪声电流的步骤；及通过次级线圈变压通过安装在所述Y电容前端的变压器的初级线圈接收的所述已放大信号，并将其注入到所述Y电容的步骤，其中，所述变压器的次级线圈连接到与所述Y电容相连的接地，从而与电源线隔离(isolated)。

为了实现所述其他目的，通过使用根据本发明的第2实施例的、在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器来减小EMI噪声的方法，该方法作为在无源EMI滤波器上添加有源元件来降低EMI噪声的方法，所述无源EMI滤波器包括共模(CM)扼流圈，配置于供电的电源侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组；以及Y电容，所述Y电容配置于产生EMI的EMI源的一侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和中性线之间并联连接，并与接地共同连接，其特征为：该方法包括：安装在所述Y电容前端的变压器的初级线圈将所述Y电容用作感测电容器来感测噪声电压，并通过所述变压器的次级线圈变压电压的步骤；放大通过所述次级线圈变压的噪声电压的步骤；并通过补偿绕组将所述放大的噪声信号注入到所述共模扼流圈中的步骤，所述补偿绕组是通过用线圈重绕所述共模扼流圈而形成的，其中所述变压器的次级线圈连接到与所述Y电容相连的接地，从而与电源线隔离(isolated)。

为了实现所述其他目的，通过使用根据本发明的第3实施例的、在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器来减小EMI噪声的方法，该方法作为在无源EMI滤波器上添加有源元件来降低EMI噪声的方法，所述无源EMI滤波器包括共模(CM)扼流圈，配置于产生EMI的EMI源的一侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组；以及Y电容，所述Y电容配置于供电的电源侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和中性线之间并联连接，并与接地共同连接，其特征为：该方法包括：通过用线圈重绕所述共模扼流圈而形成的感测绕组来感测所述共模扼流圈的噪声电流的步骤；放大所述感测绕组感测到的噪声电流的步骤；及通过次级线圈变压通过安装在所述Y电容前端的变压器的初级线圈输入的所述已放大信号，并将其作为补偿信号注入到所述Y电容的步骤，其中，所述变压器的次级线圈连接到与所述Y电容相连的接地，从而与电源线隔离(isolated)。

为了实现所述其他目的，通过使用根据本发明的第4实施例的、在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器来减小EMI噪声的方法，该方法作为在无源EMI滤波器上添加有源元件来降低EMI噪声的方法，所述无源EMI滤波器包括共模(CM)扼流圈，配置于产生EMI的EMI源的一侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组；以及Y电容，所述Y电容配置于供电的电源侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和中性线之间并联连接，并与接地共同连接，其特征为：该方法包括：通过安装在所述Y电容前端的变压器的初级线圈感测所述Y电容的噪声电压，并通过次级线圈变换电压的步骤；放大所述变压后的噪声电压的步骤；及通过补偿绕组将所述放大后的噪声信号作为补偿信号注入到所述共模扼流圈中的步骤，所述补偿绕组是通过用线圈重绕所述共模扼流圈而形成的，其中，所述变压器的次级线圈连接到与所述Y电容相连的接地，从而与电源线隔离(isolated)。

发明的效果

在大多数家用/工业用电气和电子设备中，必须安装EMI滤波器以防止通过电源线电缆发出的传导EMI噪声，但是根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器以及使用所述滤波器来降低EMI噪声的方法，与仅使用无源滤波器的情况相比，可以以更小的尺寸和更低的成本获得相同的降噪性能。

另外，根据本发明，当使用传统的多级无源EMI滤波器来充分降低噪声时，可以通过添加根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器来减少滤波器的级数并可以减小大部分电气电子设备的尺寸和成本。

附图说明

图1示出了根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第1实施例的配置的电路图。

图2根据本发明的AEF的配置的示例，示出了附加地((add-on))安装到CM L-C EMI滤波器的所提出的变压器隔离AEF的配置。

图3示出了根据本发明实施例的AEF的电路模型。

图4示出了包括寄生成分的一半(half portion)的等效电路。

图5示出了包括感测绕组的影响的在电源线中的CM扼流圈等效电路模型。

图6a、6b和6c显示了有源EMI滤波器在每个频域中电流路径以及Y电容的电容效应(C

图7示出了从Y电容位置沿电源方向观察时的电源线阻抗(Z

图8是环路增益的比较，其中(a)显示了在没有阻尼分量R

图9是根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第2实施例的电路图。

图10是根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第3实施例的电路图。

图11是根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第4实施例的电路图。

图12示出了通过在无源EMI滤波器中添加有源元件来降低EMI噪声的方法的流程图，该方法对应于根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第1实施例。

图13示出了通过在无源EMI滤波器中添加有源元件来降低EMI噪声的方法的流程图，该方法对应于根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第2实施例。

图14示出了通过在无源EMI滤波器中添加有源元件来降低EMI噪声的方法的流程图，该方法对应于根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第3实施例。

图15示出了通过在无源EMI滤波器中添加有源元件来降低EMI噪声的方法的流程图，该方法对应于根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第4实施例。

本发明涉及一种在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器以及一种使用所述隔离型有源EMI滤波器来降低EMI噪声的方法，其中，所述隔离型有源EMI滤波器包括配置于供电的电源侧共模(CM)扼流圈；Y电容；通过线圈重绕在所述共模扼流圈上，并感测所述共模扼流圈的噪声电流的感测绕组；放大由所述感测绕组感测的噪声电流的放大单元；以及变压器，所述变压器设置在所述Y电容的前端，初级线圈接收来自放大单元的放大信号，次级线圈连接到与Y电容相连的接地从而与电源线隔离(isolated)，并将所述次级线圈的信号作为补偿信号注入到Y电容。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。由于本说明书中描述的实施例和附图中所示的配置仅是本发明的优选实施例，并不代表本发明的全部技术精神，因此对于本申请，应该理解为可以有替代它们的各种等同形式和变化的实施例。

图1示出了根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第1实施例的配置电路图。所述本发明的第1实施例包括由共模(CM)扼流圈110和Y电容120组成的无源EMI滤波器，以及由感测绕组130、放大单元140和变压器150组成的EMI滤波器100。

共模(CM)扼流圈110设置在供电的电源侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组。

Y电容120配置于产生EMI的EMI源的一侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线(L)和中性线(N)之间并联连接，并与接地共同连接。

感测绕组130通过线圈重绕在所述共模扼流圈110上，并感测所述共模扼流圈110中流动的噪声电流。当共模扼流圈110的寄生电路的电容为C cm时，感测绕组130的寄生电路的电容为C sen，感测绕组130的匝数(N sen)优选小于2C cm/C sen的平方根。

放大单元140放大由感测绕组130感测的噪声电流。

变压器150设置在Y电容120的前端，初级线圈接收来自放大单元的放大信号，次级线圈连接到与Y电容120相连的接地从而与电源线隔离(isolated)，并将所述次级线圈的信号作为补偿信号注入到Y电容120。

图2根据本发明的AEF的配置的示例，示出了附加地((add-on))安装到CM L-C EMI滤波器的所提出的变压器隔离AEF的配置。图3示出了根据本发明实施例的AEF的电路模型。

根据本发明，在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器可以进一步包括低通滤波器(Low pass filter)，以防止由于高频范围内的绕组谐振而引起的稳定性问题(参照图3)。低通滤波器包括一个电阻(R

电阻(R

另外，优选地，在感兴趣的频率范围内，从放大单元140的输入端子朝向所述低通滤波器的阻抗(Z

优选地，所述低通滤波器的截止频率(1/2∏R

另外，根据本发明的在电源线中无附加元件的隔离型有源EMI滤波器还可以包括一个旁路支路，具有作为旁路和阻尼电路的稳定性，以避免所述变压器中的谐振，并且缓解由于EMI源阻抗和所述Y电容之间的谐振而导致的性能下降。(参照图3)。所述旁路支路(Bypass branch)可以包括一个第1电阻(R

第1电阻R

另外，根据本发明的在电源线中在无附加元件的隔离型有源EMI滤波器可以进一步包括相位补偿器，用于在低频范围内保持稳定(参照图3)。

相位补偿器包括并联的电阻(Rc)和电容器(Cc)，并且所述并联的电阻(Rc)和电容器(Cc)的一端连接到放大单元的(-)输入端子，并且所述并联的电阻(Rc)和电容器(Cc)的另一端与所述放大单元的输出端子并联连接。

本发明提出了一种完全(fully)变压器隔离AEF的新结构。参照图2，根据本发明的一个实施例的AEF被附加地安装(add-on)到由CM扼流圈和Y电容组成的现有CM L-C EMI滤波器。根据本发明的一个实施例的AEF结构类似于传统的CSCC AEF拓扑，但是在放大单元的输出和补偿Y电容之间添加了注入(injection)变压器。由于注入变压器未安装在主电源线上，因此只有少量补偿信号电流流经变压器。注入变压器可以实现为小尺寸，因为它的电流很小，而与应用的工作电流无关，从而降低了磁饱和和热问题的风险。另外，AEF的感测部分不需要额外的变压器，而是在现有的商用CM扼流圈上另外缠绕了细小的噪声感测线。已经尝试将感测绕组(sensing winding)直接添加到商用CM扼流圈上，但是尚未研究感测绕组的不利影响和最大允许匝数(turn)。总之，根据本发明的一个实施例的AEF的主要新特征在于，主电源线是完全变压器隔离(fully transformer-isolated)的，而无需使用单独的组件，并且可以采用特定的紧凑尺寸设计(compact sized design)。由于这些特性，与其他变压器隔离的CSVC AEF相比，根据本发明的AEF具有更小的尺寸和更好的性能。

本发明为根据本发明的一个实施例的AEF的完整设计提供了许多有用的明确设计指南。如下所述，对变压器隔离AEF进行分析以评估噪声衰减性能，在此基础上，为AEF的性能和稳定性提供了适当的设计指南，并通过矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,VNA)测量和验证了AEF的滤波器插入损耗和环路增益。在实际产品SMPS板上也可以看到通过AEF降低CM CE噪声。另外，测量对地的泄漏电流，以确认AEF使用的安全性。

下面将分析根据本发明的一个实施例的AEF。在图3中，CY表示Y电容的电容。CM扼流圈以Lcm和Mcm为模型，表示电源线上绕组的自感和互感。

AEF主要由缠绕在CM扼流圈上的感测绕组(sensing winding)、放大单元和注入变压器组成。将电源线上的绕组与感测绕组的绕组比设为1：N

考虑到AEF的反馈稳定性，需要几个附加组件，例如低通滤波器、旁路支路和相位补偿器，如图3所示。R

即使将AEF的接地基准电压设置为与接地不同，AEF也会相对于AC零电位对称，并且可以通过对电路进行分压来进行分析。图4示出了包括寄生成分的一半(half portion)的等效电路。参照图4，为了更准确地显示，还对CM扼流圈、感测绕组和注入变压器的寄生电路参数进行了建模，分别包含R

根据CM扼流圈的有效电感和Y电容分支的有效电容的表达式，分析了AEF的工作原理并解释CM扼流圈的有效电感。

使用基尔霍夫(Kirchhoff)定律，从CM扼流圈前端朝向电源线的阻抗如下。

[公式1]

其中,

[公式2]

L

[公式4]

[公式5]

L

图5示出了包括感测绕组的影响的在电源线中的CM扼流圈等效电路模型。图5总结了感测绕组对CM扼流圈电感的影响。参照图5，右边的方框示出了考虑由2M

如果没有感测绕组，则k

接下来，将说明Y电容的有效电容。朝向Y电容分支Z

[公式6]

其中,

[公式7]

[公式8]

[公式9]

[公式10]

[公式11]

此处，α(s)和β(s)在物理上可以分别理解为提升因子(boosting factor)和旁路因子，如后面所述。G

[公式12]

图6a，6b和6c示出了随着频率变化的C

在图6a，6b和6c中总结了根据频率变化的C

例如，根据图6b中的频率绘制了恰当设计的AEF的α(s)和β(s)的大小。在图6c中还绘制了Y电容分支的阻抗Z

α(s)的大小在工作频率范围内主要保持在感测绕组、放大单元和注入变压器的电压增益的乘积即N

图6c显示在f

接下来，将描述整个滤波器的插入损耗。通常将滤波器的噪声衰减性能量化为插入损耗(IL)，该损耗定义为没有滤波器的状态下LISN接收到的噪声电压与装有滤波器的LISN的噪声电压之比。在图4中，如公式13所示导出整个EMI滤波器的IL。

[公式13]

随着频率的增加，公式13的插入损耗IL主要在Z

另一方面，将描述本发明提供的AEF的设计指南。考虑性能和稳定性，为AEF制定实际的设计指南。首先，将描述感测绕组和输入低通滤波器的设计。

感应绕组直接缠绕在CM扼流圈上，因此无需添加额外的感应变压器。就尺寸和成本而言，优选不使用单独的感测变压器。但是，如上所述，可以通过额外的感测绕组来减小CM扼流电感L

Z

[公式14]

更简单地说，R

[公式15]

[公式16]

C

如果充分满足公式14中的不等式条件，则为(Z

[公式17]

然后，由于f

导出感测绕组匝数的设计指南，如根据公式19所示。

[公式19]

在这里，L

图7显示了从Y电容位置朝向电源方向的电源线阻抗(Z

另外，当使用AEF时，在高频区域中Z

[公式20]

公式15、公式16和公式20可以成为低通滤波器的设计指南。

接下来，将描述注入变压器和放大单元的设计。

注入变压器和放大单元组件的设计主要决定图6的AEF的主要性能参数f

在f

同时，如图6a中所述，AEF的最大工作频率f

[公式22]

根据注入变压器的电感部分(1-k

[公式23]

将公式23代入公式22后，得出C

[公式24]

C

为了在高频下保持稳定，需要一些阻尼电阻R

假设可以忽略除谐振点外的在AEF工作中的电阻R

[公式25]

α(s)≈N

在公式12中的Y电容、有效电容C

[公式26]

C

G

[公式27]

C

最后，一些有关AEF的几种有用设计指南可以按以下内容导出。尽管N

此外，公式22的条件意味着可以通过注入变压器的N

接下来，将描述稳定性检查。

AEF本质上是一个具有模拟输入和模拟输出的反馈系统，必须仔细设计和保证其稳定性。如果系统不稳定，即使未应用EUT噪声源，系统也会振荡。反馈稳定性可以通过环路增益的相位和增益裕度来验证。为了从图4的电路模型中得出环路增益，将反馈环路与运算放大器的输出分开，将来自分离节点的测试电压源V

[公式28]

其中,

[公式29]

(V

[公式30]

使用R

[公式31]

公式31在频率

下发生。

∠C

[公式32]

公式31和32的表达为R

由于公式28中的G

图8是环路增益的比较，其中(a)显示了在没有阻尼分量R

例如，可以使用公式30表示具有AEF的滤波器的G

接下来，将描述运算放大器的选择和总体设计步骤。非反相放大器中运算放大器的工作高频极限f

[公式33]

f

此外，运算放大器的电压和电流容量必须足以补偿噪声。为了计算所需的运算放大器容量，分别根据公式34和公式35，根据图4的电路模型计算运算放大器输出端的电压V

[公式34]

V

[公式35]

其中,

[公式36]

由于V

[公式37]

v

[公式38]

i

由于在半电路(half-circuit)模型中定义了I

如公式35所示，在影响I

将描述根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的其他实施例，图9是根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第2实施例的电路图。根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第2实施例包括共模(CM)扼流圈1710、Y电容1720、变压单元1730、放大单元1740和补偿绕组1750。

参照图9，共模(CM)扼流圈1710设置在电源侧，并且连接到EMI源的火线(Liveline)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组。

Y电容1720配置于在产生EMI的EMI源的一侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和中性线之间并联连接，并与接地共同连接。

变压单元1730安装在Y电容1720的前端，初级线圈感测Y电容的噪声电压，次级线圈将其进行变压，并与电源线隔离(isolated)。

放大单元1740放大由变压单元1730感测并变压的噪声电压。

补偿绕组1750通过线圈重绕在共模扼流圈1710上，并且将由所述放大单元放大的噪声信号注入到共模扼流圈1710中。

图10是根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第3实施例的电路图，包括共模(CM)扼流圈1810、Y电容1820、感测绕组1830、放大单元1840和变压单元1850。

参照图10，共模扼流圈1810配置于产生EMI的EMI源的一侧，并且连接到EMI源的火线(Live line,L)和中性线(Neutral line,N)分别缠绕有绕组。

Y电容1820配置于供电的电源侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线(L)和所述中性线(N)之间并联连接，并与接地共同连接。

感测绕组1830通过线圈重绕在共模扼流圈1810上，并且感测共模扼流圈1810的噪声电流。

放大单元1840放大由感测绕组1830感测的噪声电流。

变压单元1850设置在Y电容1820的前端，初级线圈接收来自放大单元1840的放大信号，次级线圈连接到与Y电容1820相连的接地从而与电源线隔离(isolated)，并将通过所述次级线圈变压的信号作为补偿信号注入到Y电容1820。

图11是根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第4实施例的电路图，包括共模(CM)扼流圈1910、Y电容1920、变压单元1930、放大单元1940和补偿绕组1950组成。

参照图11，共模扼流圈1910配置于产生EMI的EMI源的一侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组。

Y电容1920配置于供电的电源侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线和中性线之间并联连接，并与接地共同连接。

变压器1930设置在Y电容1920的前端，初级线圈感测来自Y电容1920的噪声电压并通过次级线圈对其进行变压，并与电源线隔离(isolated)。

放大单元1940放大由变压器1930变压的噪声电压。

补偿绕组1950通过线圈重绕在共模扼流圈1910上，并且将由放大单元1940放大的噪声信号作为补偿信号注入到共模扼流圈1910中。

图12示出了通过在无源EMI滤波器中添加有源元件来降低EMI噪声的方法的流程图，该方法对应于根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第1实施例。

参照图1和图12，首先，准备无源EMI滤波器，在所述无源EMI滤波器中，共模扼流圈110设置在电源侧，Y电容120设置在EMI源侧(步骤S2010)，即，共模(CM)扼流圈110设置在供电的电源侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组。Y电容120配置于产生EMI的EMI源的一侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线(L)和中性线(N)之间并联连接，并与接地共同连接。

通过用线圈重绕共模扼流圈110形成的感测绕组130感测共模扼流圈110的EMI噪声电流(步骤S2020)，放大单元140放大由感测绕组130感测的噪声电流(步骤S2030)。

由放大单元140放大的信号通过安装在Y电容120前端的变压器150的初级线圈接收(步骤S2040)，然后通过变压器150的次级线圈进行变压，并将其注入Y电容120(步骤S2050)。这里，变压器150的次级线圈连接到与Y电容120相连的接地，并且与电源线隔离(isolated)。

图13示出了通过在无源EMI滤波器中添加有源元件来降低EMI噪声的方法的流程图，该方法对应于根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第2实施例。参照图9和图13，首先，准备无源EMI滤波器，在所述无源EMI滤波器中，共模扼流圈1710设置在电源侧，Y电容1720设置在EMI源侧(步骤S2110)。更具体来说，共模扼流圈1710配置于供电的电源侧，并且连接到EMI源的火线(Live line)和中性线(Neutral line)分别缠绕有绕组。Y电容1720配置于产生EMI的EMI源一侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线(L)和中性线(N)之间并联连接，并与接地共同连接。

安装在所述Y电容1720前端的变压器1730的初级线圈将Y电容1720用作感测电容器来感测噪声电压(步骤S2120))。使用变压器1730的次级线圈变压感测到的噪声电压(S2130步骤)。此处，变压器1730的次级线圈连接到与所述Y电容1720相连的接地，从而与电源线隔离(isolated)。

放大单元1740放大从变压器1730的次级线圈变压的电压(步骤S2140)。通过用线圈重绕所述共模扼流圈而形成的补偿绕组1750，将所述放大的噪声信号注入到所述共模扼流圈中(步骤S2150)。

图14示出了通过在无源EMI滤波器中添加有源元件来降低EMI噪声的方法的流程图，该方法对应于根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第3实施例。

参照图10和图14，首先，准备无源EMI滤波器，在所述无源EMI滤波器中，共模扼流圈1810设置在EMI源侧，Y电容1820设置在电源侧(步骤S2210)。具体来说，共模(CM)扼流圈1810配置于产生EMI的EMI源的一侧，并且连接到EMI源的火线(Live line,L)和中性线(Neutral line,N)分别缠绕有绕组。Y电容1820配置于供电的电源侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线(L)和中性线(N)之间并联连接，并与接地共同连接。

通过用线圈重绕所述共模扼流圈1810而形成的感测绕组1830来感测所述共模扼流圈1810的噪声电流(步骤S2220)，放大单元1840放大从感测绕组1830感测到的噪声电流(S2230步骤)。

由放大单元1840放大的信号被输入到安装在Y电容1820的前端的变压器1850的初级线圈(步骤S2240)，然后，输入至所述初级线圈的信号通过变压器1850的次级线圈进行变压，并作为补偿信号注入到Y电容1820中(步骤S2250)。此处，变压器1850的次级线圈连接到与Y电容1820相连的接地，从而与电源线隔离(isolated)。

图15示出了通过在无源EMI滤波器中添加有源元件来降低EMI噪声的方法的流程图，该方法对应于根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器的第4实施例。参照图11和图15，准备无源EMI滤波器，在所述无源EMI滤波器中，共模扼流圈1910设置在EMI源侧，Y电容1920设置在电源侧(步骤S2310)

更具体地，共模扼流圈1910配置于产生EMI的EMI源的一侧，并且连接到EMI源的火线(Live line,L)和中性线(Neutral line,N)分别缠绕有绕组。Y电容(1920)配置于供电的电源侧，由两个串联的电容器组成，所述两个电容器在所述火线(L)和中性线(N)之间并联连接，并与接地共同连接。

安装在Y电容1920前端的变压器1930的初级线圈感测Y电容1920的噪声电压(步骤S2320)。由所述初级线圈感测到的噪声电压通过变压器1930的次级线圈变压(步骤2330)，此处，变压器1930的次级线圈连接到与Y电容1920相连的接地，从而与电源线隔离(isolated)。

放大单元1940放大从所述次级线圈变压的噪声电压(步骤2340)。补偿绕组1950将所述放大后的噪声信号作为补偿信号注入到所述共模扼流圈1910中，所述补偿绕组是通过用线圈重绕所述共模扼流圈1910而形成的(步骤2350)。

在上文中，根据本发明的在电源线上无附加元件的隔离型有源EMI滤波器，是在由共模扼流圈和Y电容组成的现有无源EMI滤波器上另外安装的形式的有缘滤波器。本发明提出一种扼流元件，所述扼流元件通过将噪声感测或补偿线重绕在无源EMI滤波器中存在的共模扼流圈上而被添加到电源线上。无源EMI滤波器中存在的Y电容用作补偿或感测电容器，并且在补偿或感测电容器前端安装一个小型变压器，以将有源电路与电源线隔离，具有无需添加元件至电源线并将有源电路与电源线隔离的优点。

根据本发明的隔离型有源EMI滤波器使感测和补偿线以最佳匝数(turn)回绕，从而不会降低无源EMI滤波器本身的噪声衰减性能。调整变压器匝数(turn)比(ratio)，以通过Y电容和前端的小变压器优化噪声感测和补偿性能，并优化有源滤波器放大单元的增益。可以添加各种稳定性补偿电路以确保用于噪声感测和补偿的整个反馈电路结构的反馈稳定性。本发明的有源EMI滤波器是用于感测噪声并注入补偿信号的反馈电路结构。

根据本发明的实施例，当仅使用无源滤波器时，低频带传导噪声减小了11dB，但是当另外安装本发明的有源EMI滤波器(AEF，active EMI filter)时，减小了26dB。在仅使用无源滤波器的情况下，必须使用昂贵的共模扼流圈，或者必须增加滤波器的总级数以充分衰减低频带中的噪声。

已经参考附图中所示的实施例描述了本发明，但是这些仅仅是示例性的，并且本领域普通技术人员将理解，由此可以进行各种修改和其他等效实施例。因此，本发明的真实技术保护范围应由所附的注册权利要求的技术思想确定。