CN103607106A - 一种隔离直流电源滤波模块及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔离直流电源滤波模块及方法，滤波模块包括有：一个电容器，并联在输入口；一个共模扼流圈串联在隔离直流电源模块输入端的线路中；共模扼流圈的两个绕组各串联一磁珠组后分别接隔离直流电源模块的正、负输入端；或者再用一个共模扼流圈代替两个磁珠组，串联在另一个共模扼流圈和隔离直流电源模块的正、负输入端之间的线路中；在两个磁珠组（或者共模扼流圈）至隔离直流电源模块两个输入端间的线路中并联一组电容器；在隔离直流电源模块的正、负一对输入端和输出端之间分别并联一组电容器，其制造成本低廉，拓扑结构简单，体积小，易实现，用其。

Description

一种隔离直流电源滤波模块及方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域产品，尤其涉及一种隔离直流电源滤波模块及方法。

背景技术

现有技术实现的隔离直流电源滤波模块，一般设计复杂，调试困难，且体积大，制作成本高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种隔离直流电源滤波模块，其可以克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种隔离直流电源滤波模块，其包括有：

一个电容器，并联在输入口；

一个主滤波网络单元，包括：至少两个共模扼流圈，相互串联在隔离直流电源模块输入端的线路中；或，至少一个共模扼流圈，串联或相互串联在隔离直流电源模块输入端的线路中，位于最后的共模扼流圈的两个绕组再各串联一磁珠组后分别接隔离直流电源模块的正、负输入端；

在主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间的线路中并联一组电容器；

在隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间并联一组电容器，同时在隔离直流电源模块的负输入端和负输出端之间并联一组电容器。

所述隔离直流电源滤波模块中，所述并联在输入口的电容器为大容量值的电容器，该电容器的容值要大于33uF。

所述隔离直流电源滤波模块中，所述在主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间线路中并联的一组电容器为两个以上时，其中至少一个为大容量值的电容器，该电容器的容值要大于33uF。

所述隔离直流电源滤波模块中，所述的磁珠组至少为一个磁珠，当磁珠为两个以上时，各磁珠间相互串联、或相互并联、或串并联共存。

所述隔离直流电源滤波模块中，所述的两磁珠组中的磁珠数量及连接方式相互对等。

所述隔离直流电源滤波模块中，所述在隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间并联的一组电容器及同时在隔离直流电源模块的负输入端和负输出端之间并联的一组电容器中，各组的电容器至少为一个，且各组电容的数量、容值及连接方式相互对等。

本发明的另一目的是提供一种隔离直流电源滤波的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种隔离直流电源滤波的方法，其具体方法是：

1）在隔离直流电源模块的周围搭建一滤波单元电路：

首先在输入口并联一个可以抑制差模干扰的电容器；

然后在隔离直流电源模块输入端的线路中串联一个可同时抑制共模干扰及差模干扰的主滤波网络单元，该主滤波网络单元包括：至少两个相互串联的共模扼流圈；或，至少串联一个或相互串联多个共模扼流圈，位于最后的共模扼流圈的两个绕组再各串联一磁珠组后分别接隔离直流电源模块的正、负输入端；

再在主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间的线路中并联能减少隔离直流电源模块自身干扰噪声和减少差模干扰环路面积的电容器组；

最后在隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间再并联一组电容器，同时也在隔离直流电源模块的负输入端和负输出端之间并联一组电容器；同时抑制共模干扰及差模干扰；

2）在隔离直流电源滤波模块的输入端接入电磁兼容传导骚扰测试仪器，启动工作电源，根据实际应用的负载功率，调出电磁兼容传导骚扰测试图；

3）进行如下步骤中的任一项或多项的调试，并实时监测传导测试图：

3-1）调换输入口端不同容值的电容器；

3-2）增减主滤波网络单元中的共模扼流圈个数或磁珠组的个数；或调换不同参数值的共模扼流圈；或调换不同参数值的磁珠;

3-3）改变主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间的电容器组的个数或其中某个电容的容值；

3-4）增减隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间及负输入端和正负输出端之间并联的电容器的个数或调换它们的参数；

4）直至得到合乎要求的传导测试图，达到滤波预定标准。

且对于其中任一项的调试时，要进行对比测试，只要与前一次测试结果对比没有变差，要保持该次调整的参数，再在此次调整的基础上增加参数值，如果测试结果变差，恢复到上一次测试状态，然后进行下一项的调试；对于多项调试时，调试完成所有项的测试后，再去减少认为没有变化的参数，再进行对比测试；

为能够快速达到预定测试目标，进行多项调试时的顺序应遵循如下次序规则：

a）改变主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间的电容器组的个数或其中某个电容的容值；

b）增减主滤波网络单元中的共模扼流圈个数或磁珠组的个数；或调换不同参数值的共模扼流圈；或调换不同参数值的磁珠;

c）调换输入口端不同容值的电容器；

d）增减隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间及负输入端和正负输出端之间并联的电容器的个数或调换它们的参数。

由此的设计，使得本隔离直流电源滤波模块能够利用最少的电子元器件形成自己独特的拓扑结构，可靠实现隔离直流电源的滤波，很好的满足电磁兼容测试要求。

本发明的优点是：电路结构简单，调试简易；部件少，体积小，制作成本低廉；对隔离直流电源的滤波效果可达极佳效果。

附图说明

图1为本发明隔离直流电源滤波模块实施例1的电路原理图。

图2为本发明隔离直流电源滤波模块实施例2的电路原理图。

图3为本发明的隔离直流电源滤波模块输入口没并联电容器时的电磁兼容传导骚扰测试图。

图4为本发明的隔离直流电源滤波模块输入口增加了并联的电容器时的电磁兼容传导骚扰测试图。

图5为隔离直流电源模块的输入口没加电容器的电磁兼容传导骚扰测试图。

图6为隔离直流电源模块的输入口增加电容器的电磁兼容传导骚扰测试图。

图7为本发明的隔离直流电源滤波模块线路中一对输入端和输出端之间没加电容器的电磁兼容传导骚扰测试图。

图8为本发明的隔离直流电源滤波模块线路中一对输入端和输出端之间增加电容器的电磁兼容传导骚扰测试图。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明。

具体实施方式

参见图1所示，其为本发明隔离直流电源滤波模块的一优选实施例的电路原理示意图，包括有：

一个电容器C1，并联在本发明隔离直流电源滤波模块线路的输入口，该电容器C1的作用能够抑制低频噪声。为很好的抑制低频噪声，该电容器C1的容值应选择大于33uF值的电容，优选是47uF。

一个共模扼流圈L1，串联在隔离直流电源模块输入端的线路中；共模扼流圈L1的两个绕组各串联一磁珠组FB1、FB2后分别接隔离直流电源模块100的正、负两个输入端；在该技术方案中，所述的磁珠组FB1和磁珠组FB2中均可以为一个磁珠，亦可是多个磁珠，多个磁珠间相互串联或并联，两磁珠组FB1、FB2中的磁珠数量及连接方式必须对等。其作为一个主滤波网络单元，能够抑制和吸收高频噪声。

在磁珠组FB1、FB2至隔离直流电源模块的正、负输入端的线路中分别并联两个电容器C2、C3（作为一个电容器组）；在隔离直流电源模块的正、负一对输入端和输出端之间分别并联电容器C4、C5（可以是一个或是一个电容器组）。该单元组能够抑制隔离直流电源模块自身的低频噪声及高频噪声。

为更好的证明在上述实施例中本发明的主要部件所产生的技术效果，图3至图8给出了三个对比组的电磁兼容传导骚扰测试图，其中，曲线1代表的是骚扰噪声的峰值曲线，曲线2代表的是骚扰噪声的平均值曲线。

第一对比组：

图3示出的是在隔离直流电源滤波模块线路的输入口没并联电容器C1时的电磁兼容传导骚扰测试图，图4示出的是再同样的线路中增加了并联的电容器C1的传电磁兼容传导骚扰测试图。

从图3与图4的电磁兼容传导骚扰测试图比较，可以看出增加了并联的电容器C1（且为大容值的电容器）对于抑制低频噪声有好的作用。

第二对比组：图5为在隔离直流电源模块输入口没加C3电容器的电磁兼容传导骚扰测试图；图6为在隔离直流电源模块输入口增加C3电容器的电磁兼容传导骚扰测试图。

在两个磁珠组FB1、FB2至隔离直流电源模块的输入端间线路中并联两个电容器C2,C3(或以上)时，其中一个（至少一个）为大容量值的电容器，该电容器C3的容值应是47uF（为大容值电容器）。从图5与图6的电磁兼容传导骚扰测试图比较，可以看出该大容值的电容器对于抑制隔离直流电源模块自身的低频噪声和高频噪声有很好的作用。

第三对比组：图7示出了在隔离直流电源滤波模块线路中没加C4，C5电容器的电磁兼容传导骚扰测试图；图8示出了在隔离直流电源滤波模块线路中增加C4,C5电容器的电磁兼容传导骚扰测试图。

在本发明隔离直流电源滤波模块设计方案中，所述的在隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间并联一组电容器C4，同时在隔离直流电源模块的负输入端和负输出端之间并联一组电容器C5，各组电容器至少为一个，且各组电容的数量、容值及连接方式相互对等。从图7和图8的传导测试图比较，可以看出该组电容器对于抑制隔离直流电源模块自身的高频噪声有作用。

图1示出了本发明隔离直流电源滤波模块的一典型较优结构，该实施例中：只需采用1个共模扼流圈,2个磁珠，5个电容器，就可以抑制隔离直流电源模块的干扰噪声。

图2示出了本发明隔离直流电源滤波模块的另一典型结构，该方案中：用1个共模扼流圈替代了磁珠组FB1、FB2；其只需采用2个共模扼流圈,5个电容器，就可以抑制隔离直流电源模块的干扰噪声，图2所示的隔离直流电源滤波模块的体积要比图1所示的体积大一些。

本发明所实现的隔离直流电源滤波模块，是利用市场上成熟的、常见的电子元器件搭建的，相对其它隔离直流电源滤波模块而言，本发明隔离直流电源滤波模块制造成本低廉，拓扑结构简单，体积小，易实现。通过实验验证，对于不同类型的本发明隔离直流电源滤波模块，能够满足电磁兼容传导测试中CLASS A（工业等级）要求，如果参数、布局合理，可以满足CLASS B（民用等级）要求，有很好的兼容性。

利用本发明隔离直流电源滤波模块的设计，可以很好的实现隔离直流电源滤波，一优选的方法是：首先在隔离直流电源模块的周围搭建本发明的滤波单元电路，然后接上测试仪器，调出电磁兼容传导骚扰测试图；不断的调试和对比测试：1）改变主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间的电容器组的个数或其中某个电容的容值；2）增减主滤波网络单元中的共模扼流圈个数或磁珠组的个数；或调换不同参数值的共模扼流圈；或调换不同参数值的磁珠；3）调换输入口端不同容值的电容器；4）增减隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间及负输入端和正负输出端之间并联的电容器的个数或调换它们的参数；在此过程中，实时监测传导测试图，直至得到合乎要求的传导测试图，达到滤波预定标准。

上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种隔离直流电源滤波模块，其特征在于包括有：

一个电容器，并联在输入口；

一个主滤波网络单元，包括：至少两个共模扼流圈，相互串联在隔离直流电源模块输入端的线路中；或，至少一个共模扼流圈，串联或相互串联在隔离直流电源模块输入端的线路中，位于最后的共模扼流圈的两个绕组再各串联一磁珠组后分别接隔离直流电源模块的正、负输入端；

在主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间的线路中并联一组电容器；

在隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间并联一组电容器，同时在隔离直流电源模块的负输入端和负输出端之间并联一组电容器。

2.根据权利要求1所述的隔离直流电源滤波模块，其特征在于：

所述并联在输入口的电容器为大容量值的电容器，该电容器的容值大于33uF。

3.根据权利要求1所述的隔离直流电源滤波模块，其特征在于：所述在主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间线路中并联的一组电容器为两个以上时，其中至少一个为大容量值的电容器，该电容器的容值大于33uF。

4.根据权利要求1所述的隔离直流电源滤波模块，其特征在于：所述的磁珠组至少为一个磁珠，当磁珠为两个以上时，各磁珠间相互串联、或相互并联、或串并联共存。

5.根据权利要求4所述的隔离直流电源滤波模块，其特征在于：所述的两磁珠组中的磁珠数量及连接方式相互对等。

6.根据权利要求1所述的隔离直流电源滤波模块，其特征在于：所述在隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间并联的一组电容器及同时在隔离直流电源模块的负输入端和负输出端之间并联的一组电容器中，各组的电容器至少为一个，且各组电容的数量、容值及连接方式相互对等。

7.一种隔离直流电源滤波的方法，其特征在于具体方法是：

1）在隔离直流电源模块的周围搭建一滤波单元电路：

首先在输入口并联一个可以抑制差模干扰的电容器；

然后在隔离直流电源模块输入端的线路中串联一个可同时抑制共模干扰及差模干扰的主滤波网络单元，该主滤波网络单元包括：至少两个相互串联的共模扼流圈；或，至少串联一个或相互串联多个共模扼流圈，位于最后的共模扼流圈的两个绕组再各串联一磁珠组后分别接隔离直流电源模块的正、负输入端；

再在主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间的线路中并联能减少隔离直流电源模块自身干扰噪声和减少差模干扰环路面积的电容器组；

最后在隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间再并联一组电容器，同时也在隔离直流电源模块的负输入端和负输出端之间并联一组电容器；同时抑制共模干扰及差模干扰；

2）在隔离直流电源滤波模块的输入端接入电磁兼容传导骚扰测试仪，启动工作电源，根据实际应用的负载功率，调出电磁兼容传导骚扰测试图；

3）进行如下步骤中的任一项或多项的调试，并实时监测电磁兼容传导骚扰测试图：

3-1）调换输入口端不同容值的电容器；

3-2）增减主滤波网络单元中的共模扼流圈个数或磁珠组的个数；或调换不同参数值的共模扼流圈；或调换不同参数值的磁珠;

3-3）改变主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间的电容器组的个数或其中某个电容的容值；

3-4）增减隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间及负输入端和正负输出端之间并联的电容器的个数或调换它们的参数；

4）直至得到合乎要求的传导测试图，达到滤波预定标准；

对于其中任一项的调试时，要进行对比测试，只要与前一次测试结果对比没有变差，要保持该次调整的参数，再在此次调整的基础上增加参数值，如果测试结果变差，恢复到上一次测试状态，然后进行下一项的调试；对于多项调试时，调试完成所有项的测试后，再去减少认为没有变化的参数，再进行对比测试。

8.根据权利要求7所述的隔离直流电源滤波的方法，其特征在于：

所述步骤3中，进行多项调试时的顺序遵循如下次序规则：

a）改变主滤波网络单元至隔离直流电源模块两个输入端间的电容器组的个数或其中某个电容的容值

b）增减主滤波网络单元中的共模扼流圈个数或磁珠组的个数；或调换不同参数值的共模扼流圈；或调换不同参数值的磁珠;

c）调换输入口端不同容值的电容器；

d）增减隔离直流电源模块的正输入端和正输出端之间及负输入端和正负输出端之间并联的电容器的个数或调换它们的参数。

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