CN104394679B - 强弱电共存时减小强电场影响的电路 - Google Patents

Abstract

在强电与弱电并存的电路中，比如在利用电力线进行通信的模块中，强电带来的强电场会对弱电电路的运行产生干扰，也会感应出静电导致器件损坏。本发明提出了一种防护电路，可以在很大程度上减小强电场对弱电电路的影响。这种防护电路仅需少量电路和简单的PCB布局就可完成，是一种性价比比较高的方案。

Description

强弱电共存时减小强电场影响的电路

技术领域

本发明涉及强弱电同时存在于一套电路中时，减小强电电场对弱电电路的影响。

背景技术

对静电和静电场的不良影响，主要有两类处理方式：一是在已经产生静电的情况下，考虑如何将其泄放掉；二是预防式的，防止静电产生及减小静电场对电路的影响。本发明着眼于第二种。

电路中常会有强电、弱电同时存在的情况。比如在电力线通信中，弱电电路完成信号的处理，信号的收发要通过耦合器接到市电或常规动力电线路上；这些电路通常都做在一块板子上。相对于弱电电路而言，这些强电是缓变、高压的，这会造成近似于静电场的效应，对弱电电路的危害主要是：（1）电荷积累而放电，烧毁器件；（2）对信号电平有影响，造成电路误动作。尤其当强电中带有脉冲和浪涌时，尤其会加大上述危害。

目前业内主要是用法拉第笼来消除静电场的影响——将被保护电路用金属壳或金属笼包围起来。这样可以起到较好的效果。其不利之处是：（1）需要足够的空间来安装；（2）安装时操作复杂，要求高；（3）成本显著增加。这在很多应用场景中，比如嵌入式、小型化、低成本的设备中，常常是行不通的。

此外，还有一些补救的措施是：（1）增大强弱电之间的距离，这样作用有限，因为整个电路板面积都不允许太大；（2）弱电区采用大面积铺铜的地，这样会缓解外电场对信号电平的影响，但依然存在电荷积累，并且当外电场变化时会在地中引起额外的电流——尤其是强电带有脉冲时会引起瞬时的大的电流变化；（3）接大地，在很多系统中常常没有留出这样的通路可用。

以上所述法拉第笼的方式和另外的一些补救措施，可以看成是两大类技术方案。本发明力求能够拥有这两类方案的优点——既有较好的屏蔽效果，又简单易行、成本低。

发明内容

鉴于目前电路中大多数元件高度不大，这种电路可以近似看成位于一个平面上，那么可以在电路平面上造出近似的屏蔽效应。本发明在弱电电路外围设置导电区，它们在外来强电场作用下出现感应电场。在弱电电路区，感应电场抵消了大部分外来电场，使弱电电路区受到外电场的影响大大减小。导电区及其相互连接仅占用较小的面积就可实现，相应的电路也很简单，所以容易实现，成本低，又能达到近似屏蔽的效果。

本发明通过如下措施达到：

如图1所示，在同时存在强电和弱点的电路中，把原来电路分为强电电路区、弱电电路区；本发明加入的电路是，介于强电电路区和弱电电路区之间的一块导电区A，以及与该导电区相对应的位于弱电电路区另外一侧的另一块导电区B，这两块导电区之间有电气连接C。

在强电接入点处，由接入点引出并扩展出一块导电区，图2是其示意图。

导电区A、B由具有导电作用的材料做成条状、槽状、通孔之一种或其中几种的组合。

导电区A、B及电气连接C都敷盖绝缘材料。

导电区A、B及电气连接C三者中任何一个都与强电电路区和弱电电路区绝缘。

在电路平面上，导电区A、B之间的区域将弱电电路区包含在内。

电气连接C位于弱电电路区之外。

导电区A、B之间的电气连接C是以下电路之一，如图3：

1）一段导体做成的连线；

2）一段导体做成的连线中串入电容；

3）一段导体做成的连线中串入电阻；

4）一段导体做成的连线中串入电容与电阻的并联。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是本发明中强电接入点的扩展的示意图。

图3是本发明中电气连接C的四种电路示意图。

图4是实施例1的示意图。

图5是实施例2的示意图。

图6是实施例3的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。这些例子不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都应看做属于本发明的保护范围。

实施例1

以一块电路板的PCB设计和制造为例，如图4。主要有以下操作：

（1）首先将原有电路的强电部分和弱电部分分别设计、布局；

（2）在强电接入点的焊点四周铺铜，与相应焊点相接，形成扩展导电区；为以后焊接方便，可将焊点做成花焊盘；

（3）建立两块条状铺铜A，B；二者与原有的强电电路和弱电电路均不相连；

（4）铺铜A和B之间加连线；连线位于原有弱电电路区外侧，靠近电路板边缘；连线中串入电容与电阻的并联，元件取值为电容=2nF，电阻=100kΩ，二者均采用0603表贴封装；

（5）PCB制造后铺铜A，B及二者之间的连线都会盖一层阻焊剂，不会直接暴露于外界。

实施例2

以一块电路板的PCB设计和制造为例，如图5。主要有以下操作：

（1）首先将原有电路的强电部分和弱电部分分别设计、布局；

（2）在强电接入点的焊点四周铺铜，与相应焊点相接，形成扩展导电区；为以后焊接方便，可将焊点做成花焊盘；

（3）建立两组铺铜A，B，形状参照图中所示；二者与原有的强电电路和弱电电路均不相连；铺铜A由两部分组成，即在它所处位置的PCB板正面和背面各有一块，中间用过孔相连；铺铜B由两部分组成，即在它所处位置的PCB板正面和背面各有一块，中间用过孔相连；

（4）铺铜A和B之间加连线；在A的一端与B的一端之间有一组连线C1，包括PCB板正面和背面各一条；在A的另一端与B的另一端之间有第二组连线C2，包括PCB板正面和背面各一条；连线位于原有弱电电路区外侧，靠近电路板边缘；

（5）PCB制造后铺铜A，B及二者之间的连线都会盖一层阻焊剂，不会直接暴露于外界。

实施例3

以一块电路板的PCB设计和制造为例，如图6。主要有以下操作：

（1）首先将原有电路的强电部分和弱电部分分别设计、布局；

（2）在强电接入点的焊点四周铺铜，与相应焊点相接，形成扩展导电区；为以后焊接方便，可将焊点做成花焊盘；

（3）建立两块条状铺铜A，B；二者与原有的强电电路和弱电电路均不相连；A，B中分别开槽，其内壁敷铜；

（4）铺铜A和B之间加连线；在A的一端与B的一端之间有一条连线C1；在A的另一端与B的另一端之间有第二条连线C2；连线位于原有弱电电路区外侧，靠近电路板边缘；

（5）PCB制造后铺铜A，B及二者之间的连线都会盖一层阻焊剂，不会直接暴露于外界。

Claims (8)

1.强弱电共存时减小强电场影响的电路，包括强电电路区、弱电电路区；其特征在于，还包括介于强电电路区和弱电电路区之间的一块导电区A，以及与该导电区相对应的位于弱电电路区另外一侧的另一块导电区B，这两块导电区A、B之间有电气连接C。

2.根据权利要求1所述的强弱电共存时减小强电场影响的电路，其特征在于，在强电接入点处，由接入点引出并扩展出一块导电区。

3.根据权利要求1所述的强弱电共存时减小强电场影响的电路，其特征在于，导电区A、B由具有导电作用的材料做成条状、槽状、通孔之一种或其中几种的组合。

4.根据权利要求1所述的强弱电共存时减小强电场影响的电路，其特征在于，导电区A、B及电气连接C都敷盖绝缘材料。

5.根据权利要求1所述的强弱电共存时减小强电场影响的电路，其特征在于，导电区A、B及电气连接C三者中任何一个都与强电电路区和弱电电路区绝缘。

6.根据权利要求1所述的强弱电共存时减小强电场影响的电路，其特征在于，在电路平面上，弱电电路区包含在如下区域内：从平面几何的角度看，该区域由四条线围成，它们是：

1）导电区A靠近弱电电路区一侧的轮廓线L1、

2）导电区B靠近弱电电路区一侧的轮廓线L2、

3）L1的一个端点与L2的对应端点之间的几何连线、

4）L1的另一个端点与L2的对应端点之间的几何连线。

7.根据权利要求1所述的强弱电共存时减小强电场影响的电路，其特征在于，电气连接C位于弱电电路区之外。

8.根据权利要求1所述的强弱电共存时减小强电场影响的电路，其特征在于，导电区A、B之间的电气连接C是以下电路之一：

1）一段导体做成的连线；

2）一段导体做成的连线中串入电容；

3）一段导体做成的连线中串入电阻；

4）一段导体做成的连线中串入电容与电阻的并联。