采用分立无源元器件构成的EMI滤波器很难满足现代开关电源设备的功率密度等级要求,迫切需要对现有EMI滤波器进行集成化研究。因此,本文针对目前的发展现状,以环形集成LC元件为基本单元,对符合现代开关电源要求的平面EMI滤波器集成化进行研究。本文首先对现有的集成LC元件高频建模技术进行了比较,根据环形集成LC元件的结构特点,确定采用基于广义弧形传输线理论的传输线模型来评价其高频特性。分别推导并建立了双导体结构、多导体结构下的数学模型,给出不同连接方式下集成LC元件模型的阻抗特性以及典型滤波器的传输增益计算方法,并通过实验验证了所建模型的正确性。分析了结构参数对环形集成LC元件中的主要高频寄生参数的影响;同时给出了用于滤波器设计的改进集总电路模型。本文接着讨论了平面EMI滤波器关键参数的设计问题。详细介绍了共模滤波器、差模电容以及共模扼流圈漏感层作为差模电感的集成方法,并给出设计公式,为EMI滤波器的平面磁集成提供了理论依据。研究了改进平面EMI滤波器性能的方式,有限元仿真说明交错和交叉换位绕组技术可以大大减少EPC,但同时也增加了绕组结构的厚度,且需要增加额外的磁芯和绕组来实现差模电感。为了消除EPC对共模电感的影响,在平面绕组之间插入接地铜箔,采用插入铜箔与共模绕组之间的结构电容来消除共模电感的EPC。测量结果表明,插入接地铜箔是一种有效的方式,可以获得理想电感的高频特性。对比和分析了绕组的寄生参数、耦合系数、插入铜箔的结构参数等对EPC消除效果带来的影响。最后给出了三种滤波器结构的仿真比较,说明插入接地铜箔后,滤波器的共模和差模特性得到明显改善。