CN101510688B - 一种具有雷涌保护的电源线电磁干扰抑制装置 - Google Patents

一种具有雷涌保护的电源线电磁干扰抑制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有雷涌保护的电源线电磁干扰抑制装置,包括第一磁性元件、电磁干扰抑制器、第二磁性元件、雷涌共模保护电路和雷涌差模保护电路,雷涌共模保护电路和雷涌差模保护电路布置在同一块环氧基板上,通过铜箔导线相连;焊接在环氧基板上的两根多芯软铜导线在第一磁性元件内同向绕制后和电磁干扰抑制器输入端相连;电磁干扰抑制器输出端和高频特性好的电容元件通过多芯软铜导线相连;分别与两个高频特性好的电容元件压接的两根多芯软铜导线在第二磁性元件内同向绕制后和输出端子相连。本发明可以在电源线电磁干扰抑制的同时,通过低成本的雷涌保护方法对瞬时强烈的雷涌冲击能量进行可靠泄放,为电源线提供雷涌保护。

Description

一种具有雷涌保护的电源线电磁干扰抑制装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种容入可吸收强烈雷涌冲击能量的电磁干扰抑制装置,尤其对射频 宽带干扰(150kHz〜80MHz)具有良好的插入损耗特性,是适用于强雷电环境、电磁兼容以 及射频领域的电源线干扰抑制装置。
背景技术
[0002] 目前,电源线电磁干扰抑制器一般不具备雷涌保护作用,电源线雷涌保护广泛采 用的方法是外加防雷器,防雷器在吸收雷涌冲击时仍然会伴随产生强烈的高频共模干扰和 高频差模干扰,由于防雷器和电磁干扰抑制器在安装布局上是空间分开的,高频共模干扰 和高频差模干扰会通过辐射发射的方式旁路电磁干扰抑制器直接施加进入用电设备,对用 电设备的正常工作产生不利影响,因此这种方式成本高且效果不好。电源内部对雷涌保护 通常采用压敏元件限制瞬时过电压和泄放雷电暂态过电流,压敏元件的失效模式绝大多数 是短路情况,由压敏元件导致的短路故障会对公网及周围用电设备造成危害,而且也同样 存在压敏元件抑制雷涌时产生强烈的高频共模干扰和高频差模干扰通过辐射发射方式旁 路电源内部滤波电路施加进入用电设备的问题。
发明内容
[0003] 为了解决现有的电源线雷涌保护与电磁干扰抑制器空间分开导致的干扰抑制效 果下降问题和压敏元件易失效造成短路故障的不足,本发明提供了一种电源线电磁干扰抑 制装置和电源线雷涌保护电路,该电源线电磁干扰抑制装置不仅能可靠吸收强烈的雷涌冲 击能量,而且对电源线射频宽带干扰(150kHz〜80MHz)具有良好的插入损耗特性。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种具有雷涌保护的电源线电磁干 扰抑制装置包括雷涌共模保护电路、雷涌差模保护电路、第一磁性元件、电磁干扰抑制器、 高频滤波电容元件和第二磁性元件。雷涌共模保护电路和雷涌差模保护电路布置在同一 块环氧基板上,通过铜箔导线相连;焊接在环氧基板上的两根多芯软铜导线在第一磁性元 件内同向绕制后和电磁干扰抑制器输入端相连;电磁干扰抑制器输出端和插入损耗范围在 IMHz〜IGHz的高频滤波电容元件通过多芯软铜导线相连;分别与两个高频滤波电容元件 压接的两根多芯软铜导线在第二磁性元件内同向绕制后和输出端子相连。雷涌共模保护电 路用于实现为雷涌的共模能量部分提供泄放路径,在雷涌能量沿电源线进入装置后,共模 分量被雷涌共模保护电路迅速及时地吸收消除;雷涌差模保护电路用于实现为雷涌的差模 能量部分提供泄放路径;第一磁性元件用于反射吸收电源线上的部分高频共模干扰,其中 包括雷涌保护时伴随产生的部分高频共模干扰;电磁干扰抑制器用于抑制30MHz以内的高 频共模传导干扰和高频差模传导干扰;高频滤波电容元件固定在输入与输出之间的金属屏 蔽板上,用于抑制30MHz〜80MHz的高频干扰;第二磁性元件用于抑制剩余的高频共模干 扰。在采用高磁导率金属材料制作的密闭容器中,将装置的输入部分和输出部分用热浸镀 锌钢板制作的金属隔板在容器内良好连接进行分仓处理,在输入仓中进行雷涌保护和电磁干扰抑制,在输出仓中进行多路电源线输出分配转接,输入仓电源线通过固定在金属隔板 上的一种高频滤波电容元件连接进入输出仓,电容元件金属外壳与金属隔板紧密固定。高 磁导率金属隔板既可以为电容元件提供良好的接地条件,又可以屏蔽在雷涌保护时伴随产 生的高频电磁干扰,避免了高频电磁干扰通过辐射发射的方式进入输出仓,解决了雷涌保 护时伴随产生高频电磁干扰的屏蔽问题。
[0005] 本发明的有益效果是,可以在电源线电磁干扰抑制的同时,通过低成本的雷涌保 护方法对瞬时强烈的雷涌冲击能量进行可靠泄放,为电源线提供雷涌保护,在装置内通过 简单的结构处理实现了良好的电磁屏蔽和低阻抗接地效果,不但避免了雷涌保护时伴随产 生高频干扰能量旁路电磁干扰抑制器的问题,而且提高了电源线电磁干扰抑制性能。
附图说明
[0006] 图1是本发明的原理框图。
[0007] 图2是本发明的电路原理图。
[0008] 图3是电源线电磁干扰抑制装置实施例的横剖面构造图。
[0009] 其中1.金属容器壳体,2.输入仓,3.输出仓,4.金属隔板,5.工作指示灯,6.电源 线输入端子,7.低阻抗接地端,8.雷涌保护电路基板,9.第一磁性元件(Ml),10.电磁干扰 抑制器,11.第四电容元件(C4),12.第五电容元件(C5),13.第二磁性元件(M2),14.配电 板,15.电源线输出端子
具体实施方式
[0010] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011] 输入仓由四部分组成:雷涌保护电路、电磁干扰抑制器,高频滤波电容元件和低阻 抗接地端。电源线通过端子进入装置的输入仓并连接到布置在同一个基板上的雷涌保护电 路,雷涌保护电路分为雷涌共模保护电路和雷涌差模保护电路。雷涌共模保护电路包括第 一压敏元件(RUl)和第一电容(Cl)连接在电源线(L/DC+)、放电元件(Gl)的第一端之间, 第二压敏元件(冊幻和第二电容(C2)连接在电源线(N/DC-)、放电元件(Gl)的第二端之 间,放电元件(Gl)的第三端与地线连接,其特征在于:压敏元件与放电元件的连接方式在 彼此出现短路失效模式时为装置提供冗余雷涌保护,第一电容(Cl)和第二电容(以)在波 头上升陡度较大的雷涌时为放电元件(Gl)提供加速泄放雷电暂态过电流的通路,第一压 敏元件(RUl)和第二压敏元件(RU2)用于吸收残余雷涌能量。雷涌差模保护原理与雷涌 共模保护原理相同,雷涌差模保护电路包括第三压敏元件(RU3)和第三电容(C3)连接在电 源线(L/DC+)、放电元件(G2)的第一端之间,放电元件(G2)的第二端与电源线(N/DC-)连 接。电磁干扰抑制电路密封在高磁导率金属材料制作的小容器内,避免雷涌保护时伴随产 生的高频电磁干扰降低电磁干扰抑制电路的效果,同时为电磁干扰抑制器提供良好的接地 处理,电磁干扰抑制器接地端连接到低阻抗接地端。电磁干扰抑制器采用典型的高频滤波 电路。通过雷涌保护电路的两根电源线双绞走线进入第一磁性元件(Ml)进行同向绕制后 连接到电磁干扰抑制器,第一磁性元件(Ml)和双绞走线方式部分抑制雷涌保护时伴随产 生的高频共模干扰和高频差模干扰通过传导发射方式进入电磁干扰抑制器。通过电磁干 扰抑制器的两根电源线双绞走线分别连接到第四电容元件(C4)的第一端和第五电容元件
4(C5)的第一端,第四电容(C4)和第五电容元件((¾)金属接地外壳与金属隔板紧密固定,提 高了第四电容元件(C4)和第五电容元件((¾)的高频滤波性能,配合电磁干扰抑制器的使 用,实现了对射频宽带干扰(150kHz〜80MHz)具有良好的插入损耗特性。低阻抗接地端与 金属容器壳体多点进行接地连接,目的是对接地进行低阻抗处理,低阻抗接地端对装置外 也有一个接地点,提供与外部设备进行接地连接使用。第四电容元件(C4)的第二端和第五 电容元件(⑶)的第二端在输出仓中双绞走线进入第二磁性元件(M》进行同向绕制后连接 进入配电区进行多路输出电源线配置。第二磁性元件(M2)进一步抑制可能残余的30MHz 以上高频干扰能量传导进入输出仓。

Claims (2)

1. 一种具有雷涌保护的电源线电磁干扰抑制装置,包括第一磁性元件、电磁干扰抑制 器、第二磁性元件,其特征在于,还包括雷涌共模保护电路和雷涌差模保护电路,雷涌共模 保护电路和雷涌差模保护电路布置在同一块环氧基板上,通过铜箔导线相连;焊接在环氧 基板上的两根多芯软铜导线在第一磁性元件内同向绕制后和电磁干扰抑制器输入端相连; 雷涌差模保护电路输出端的两根铜箔导线直接连接到第一磁性元件输入端的两根多芯软 铜导线;电磁干扰抑制器输出端和插入损耗范围在IMHz〜IGHz的高频滤波电容元件通过 多芯软铜导线相连;分别与所述高频滤波电容元件压接的两根多芯软铜导线在第二磁性元 件内同向绕制后和输出端子相连;雷涌共模保护电路包括第一压敏元件(RUl)和第一电容(Cl)并联连接在正极电源线、 第一放电元件的第一端之间,第二压敏元件(冊幻和第二电容(以)并联连接在负极电源 线、第一放电元件的第二端之间,第一放电元件的第三端与地线连接;雷涌共模保护电路用 于实现为雷涌的共模能量部分提供泄放路径,在雷涌能量沿电源线进入装置后,共模分量 被雷涌共模保护电路迅速及时地吸收消除;雷涌差模保护电路包括第三压敏元件(RU3)和第三电容(C3)并联连接在正极电源线、 第二放电元件的第一端之间,第二放电元件的第二端与负极电源线连接;雷涌差模保护电 路用于实现为雷涌的差模能量部分提供泄放路径;第一磁性元件用于反射吸收电源线上的部分高频共模干扰,其中包括雷涌保护时伴随 产生的部分高频共模干扰;电磁干扰抑制器用于抑制30MHz以内的高频共模传导干扰和高频差模传导干扰; 所述高频滤波电容元件固定在输入与输出之间的金属屏蔽板上,用于抑制30MHz〜 80MHz的高频干扰;第二磁性元件用于抑制剩余的高频共模干扰。
2.根据权利要求1所述的一种具有雷涌保护的电源线电磁干扰抑制装置,其特征在 于,在采用高磁导率金属材料制作的密闭容器中,将装置的输入部分和输出部分用热浸镀 锌钢板制作的金属隔板在容器内良好连接进行分仓处理,在输入仓中进行雷涌保护和电磁 干扰抑制,在输出仓中进行多路电源线输出分配转接,输入仓电源线通过固定在金属隔板 上的所述高频滤波电容元件连接进入输出仓,所述高频滤波电容元件金属外壳与金属隔板 紧密固定。
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