CN104702089A - 磁集成的主动抗强浪涌emi滤波器 - Google Patents

磁集成的主动抗强浪涌emi滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器，包括共模滤波器、差模滤波器、磁集成主动抗浪涌电路；输入电源线～L经熔断保险丝F，接到安规电容Cx再接输入电源线～N，安规电容Cx并联压敏电阻RV，共模电容Cy1与电容Cy2及电容Cy0按星形接法，对应输出端电容共模Cy11与电容Cy22及电容Cy02星形接法，与电感L1和电感L2，构成共模滤波器；安规电容Cx与电感L1、电感L2及输出电容Cx2，构成差模滤波器；磁集成主动抗浪涌电路采用主动触发双向可控硅瞬时短路，并在交流电源过零时恢复断路正常，从而在瞬间主动关闭浪涌之危害，实现主动抗强浪涌。

Description

磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器
技术领域
本发明属于EMI滤波器技术领域，具体涉及磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器。
技术背景
传统的EMI滤波器，是用共模电感滤波器滤除共模干扰，用差模电感滤波器滤除差模干扰，其抗浪涌能力有限，尤其是不能主动关闭浪涌危害，使LED路灯在雷雨干扰浪涌冲击之中容易发生大面积灭灯事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种强化滤波能力，能在强浪涌到达时或强电磁场浪涌到达前瞬间主动关闭浪涌对后接负载的危害，实现主动抗强浪涌，抗浪涌能力强的磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器。
本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：
磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器，包括共模滤波器、差模滤波器、磁集成主动抗浪涌电路；
共模滤波器的组成电路为：输入电源线～L经熔断保险丝F，再连接安规电容CX的一端，安规电容Cx的另一端连接输入电源线～N；压敏电阻RV与安规电容Cx并联；电容Cy1一端与电容Cy2一端及电容CyO一端按星形接法连接，电容Cy1的另一端连接安规电容Cx的一端，电容Cy2的另一端连接安规电容Cx的另一端，电容CyO另一端连接地；电感L1和电感L2分别绕在磁集成变压器TR的两个边柱上，电感L1一端经熔断保险丝F连接输入电源线～L，另一端连接输出端子LOUT；电感L2一端连接输入电源线～N，另一端连接输出端子NOUT；电容Cx2两端分别连接输出端子LOUT和输出端子NOUT，电容Cy11一端与电容Cy22一端及电容Cy02一端按星形接法同时连接地，电容Cy11的另一端连接电容Cx2的一端，电容Cy22的另一端连接电容Cx2的另一端，电容CyO2另一端连接公共地GND；
差模滤波器的组成为：安规电容CX、电感L1、电感L2和电容CX2，构成差模滤波器。
磁集成主动抗浪涌电路为：次级绕组N2绕在磁集成变压器TR的中柱上，次级绕组N2一端同时连接二极管D21的负极和二极管D22的正极，另一端同时连接电容C21的一端和电容C22的一端，二极管D21的正极连接电容C21的另一端，二极管D22的负极连接电容C22的另一端；二极管D22的负极通过电阻RI连接光耦U1的输入端正端，光耦U1的输入端负端连接光耦U2的输入端正端，光耦U2的输入端负端连接光耦U3的输入端正端，光耦U3的输入端负端连接二极管D21的正极；光耦U1的输出侧两个端口分别连接双向可控硅S1的控制端和第二端；光耦U2的的输出侧两个端口分别连接双向可控硅S2的控制端和第二端；光耦U3的的输出侧两个端口分别连接双向可控硅S3的控制端和第二端；双向可控硅S1的第一端连接输出端子LOUT，第二端连接地；双向可控硅S2的第一端连接输出端子LOUT，第二端连接输出端子NOUT；双向可控硅S3的第一端连接输出端子NOUT，第二端连接地。
电阻RI的阻值分别与光耦U1、光耦U2和光耦U3的触发阀值成正比。
还包括用于提高主动抗浪涌的灵敏度的串联谐振电路：在磁集成变压器TR的两个边柱分别设置独立绕组N31和独立绕组N32；独立绕组N31的一端串联电感L31后再同时连接二极管D311负极和二极管D312正极，另一端同时连接电容C311一端和电容C312一端；电容C311另一端连接二极管D311正极；电容C312另一端连接二极管D312负极；独立绕组N32的一端同时连接二极管D321负极和二极管D322正极，另一端串联电感L32后再同时连接电容C321一端和电容C322一端；电容C321另一端连接二极管D321正极；电容C322另一端连接二极管D322负极；二极管D311正极、二极管D321正极、二极管D21的正极和电阻RU的一端同时连接，二极管D312负极、二极管D322负极、二极管D22的负极和电阻RU的另一端同时连接。
电阻RU的阻值与主动抗浪涌的灵敏度成正比。
所述磁集成变压器TR的磁芯柱为“日”字型。
本发明的优点在于：本发明的EMI滤波器强化滤波能力，能在强浪涌到达时或强电磁场浪涌到达前瞬间主动关闭浪涌对后接负载的危害，实现主动抗强浪涌，抗浪涌能力强。
附图说明
图1是本发明磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器的电路原理示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但不构成对本发明保护范围的限制。
如图1所示，输入电源线～L经熔断保险丝F，接到安规电容Cx再接输入电源线～N，安规电容Cx并联压敏电阻RV，这是常规接法。然后，共模电容Cy1与电容Cy2及电容Cy0按星形接法，对应输出端电容共模Cy11与电容Cy22及电容Cy02星形接法，与电感L1和电感L2，构成共模滤波器。
另外，安规电容Cx，与电感L1、电感L2，对应输出电容Cx2，构成差模滤波器。
磁集成主动抗浪涌电路为：次级绕组N2绕在磁集成变压器TR的中柱上，次级绕组N2一端同时连接二极管D21的负极和二极管D22的正极，另一端同时连接电容C21的一端和电容C22的一端，二极管D21的正极连接电容C21的另一端，二极管D22的负极连接电容C22的另一端；二极管D22的负极通过电阻RI连接光耦U1的输入端正端，光耦U1的输入端负端连接光耦U2的输入端正端，光耦U2的输入端负端连接光耦U3的输入端正端，光耦U3的输入端负端连接二极管D21的正极；光耦U1的输出侧两个端口分别连接双向可控硅S1的控制端和第二端；光耦U2的的输出侧两个端口分别连接双向可控硅S2的控制端和第二端；光耦U3的的输出侧两个端口分别连接双向可控硅S3的控制端和第二端；双向可控硅S1的第一端连接输出端子LOUT，第二端连接地；双向可控硅S2的第一端连接输出端子LOUT，第二端连接输出端子NOUT；双向可控硅S3的第一端连接输出端子NOUT，第二端连接地。
用于提高主动抗浪涌的灵敏度的串联谐振电路为：在磁集成变压器TR的两个边柱分别设置独立绕组N31和独立绕组N32；独立绕组N31的一端串联电感L31后再同时连接二极管D311负极和二极管D312正极，另一端同时连接电容C311一端和电容C312一端；电容C311另一端连接二极管D311正极；电容C312另一端连接二极管D312负极；独立绕组N32的一端同时连接二极管D321负极和二极管D322正极，另一端串联电感L32后再同时连接电容C321一端和电容C322一端；电容C321另一端连接二极管D321正极；电容C322另一端连接二极管D322负极；二极管D311正极、二极管D321正极、二极管D21的正极和电阻RU的一端同时连接，二极管D312负极、二极管D322负极、二极管D22的负极和电阻RU的另一端同时连接。
正常工作电流流过电感L1和电感L2时，独立次级绕组N2是没有感应电流的。但是，绝大多数的浪涌脉冲是不对称的流过电感L1或电感L2时，次级绕组N2才有感应电流i2。二级管D21和二极管D22，与电容C21和电容C22，构成倍电压全波整流，把感应电流i2转换成直流电流源，驱动光耦U1、光耦U2和光耦U3分别触发双向可控硅S1、双向可控硅S2和双向可控硅S3导通，把EMI滤波器输出端子LOUT和输出端子NOUT暂时毫秒级短路，浪涌脉冲能量由电感L1和电感L2承担，配合安规电容Cx，共模电容Cy1与电容Cy2及电容Cy0吸收尖峰浪涌；共模电容Cy1与电容Cy2及电容Cy0还由于短路电流流经电感L1和电感L2的瞬时，产生Ldi/dt很大的感应电动势，俗称“电压撬棍”，把浪涌脉冲能量驱向压敏电阻Rv，使压敏电阻Rv发生阀值击穿，化解了浪涌脉冲对输出端后续开关电源或者其他电子设备产生危害。利用双向可控硅在交流电源过零时恢复断路还原正常工作。如果经过上述仍不足以吸收化解浪涌脉冲能量，浪涌持续时间足以烧断熔断保险丝F，则切断了交流电源。
正常工作时，独立绕组N31和独立绕组N32分别串联调谐电感L31和电感L32，分别压抑正常工作电流时独立绕组N31和独立绕组N32的感应电动势。虽然分别经二极管D311、二极管D312与电容C311、电容C312，或者经二极管D321、二极管D322与电容C321、电容C322倍电压整流转化为直流电流源，仍不足以驱动三只光耦U1、光耦U2、光耦U3的发光二极管，不会误触发三只双向可控硅。仅当浪涌脉冲超过了光耦预置的触发阀值时，独立绕组N31和独立绕组N32强化了触发能量，提高了主动抗浪涌的能力。
电阻RU愈大，灵敏度愈高，反之，减小RU阻值，适当降低灵敏度以免误触发。
电阻RI愈小，三只光耦U1、U2、U3的触发阀值愈低，反之，加大电阻RI，适当提升触发门槛阀值。
电感L31和电感L32除了在正常工作电流时压抑独立绕组N31和N32的感应电动势，不至于发生误触发之外，在感应雷电磁场强烈时，电感L31与电容C311、电容C312发生串联谐振于两个频率，电感L32与电容C321、电容C322另串联谐振于两个频率，相当于四部无源矿石收音机收听雷电杂音那样，可以实现在雷暴电磁场落雷之前预先触发三只光耦U1、U2、U3，即预先将三只双向可控硅S1、S2、S3瞬间短路，主动抗浪涌。如无后持续的浪涌，在电源交流电过零使三只双向可控硅自动恢复断路还原正常工作。交流电源每半波10毫秒，对于数十微秒至数毫秒的浪涌脉冲波头而言，本发明有足够时间可以发挥主动抗浪涌作用，又不致影响正常交流电源供电。

Claims (5)

1.磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器，其特征在于，包括共模滤波器、差模滤波器、磁集成主动抗浪涌电路；
共模滤波器的组成电路为：输入电源线～L经熔断保险丝F，再连接安规电容CX的一端，安规电容Cx的另一端连接输入电源线～N；压敏电阻RV与安规电容Cx并联；电容Cy1一端与电容Cy2一端及电容CyO一端按星形接法连接，电容Cy1的另一端连接安规电容Cx的一端，电容Cy2的另一端连接安规电容Cx的另一端，电容CyO另一端连接地；电感L1和电感L2分别绕在磁集成变压器TR的两个边柱上，电感L1一端经熔断保险丝F连接输入电源线～L，另一端连接输出端子LOUT；电感L2一端连接输入电源线～N，另一端连接输出端子NOUT；电容Cx2两端分别连接输出端子LOUT和输出端子NOUT，电容Cy11一端与电容Cy22一端及电容Cy02一端按星形接法同时连接地，电容Cy11的另一端连接电容Cx2的一端，电容Cy22的另一端连接电容Cx2的另一端，电容CyO2另一端连接公共地GND；
差模滤波器的组成为：安规电容CX、电感L1、电感L2和电容CX2，构成差模滤波器。
磁集成主动抗浪涌电路为：次级绕组N2绕在磁集成变压器TR的中柱上，次级绕组N2一端同时连接二极管D21的负极和二极管D22的正极，另一端同时连接电容C21的一端和电容C22的一端，二极管D21的正极连接电容C21的另一端，二极管D22的负极连接电容C22的另一端；二极管D22的负极通过电阻RI连接光耦U1的输入端正端，光耦U1的输入端负端连接光耦U2的输入端正端，光耦U2的输入端负端连接光耦U3的输入端正端，光耦U3的输入端负端连接二极管D21的正极；光耦U1的输出侧两个端口分别连接双向可控硅S1的控制端和第二端；光耦U2的的输出侧两个端口分别连接双向可控硅S2的控制端和第二端；光耦U3的的输出侧两个端口分别连接双向可控硅S3的控制端和第二端；双向可控硅S1的第一端连接输出端子LOUT，第二端连接地；双向可控硅S2的第一端连接输出端子LOUT，第二端连接输出端子NOUT；双向可控硅S3的第一端连接输出端子NOUT，第二端连接地。
2.根据权利要求1所述的磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器，其特征在于，电阻RI的阻值分别与光耦U1、光耦U2和光耦U3的触发阀值成正比。
3.根据权利要求1所述的磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器，其特征在于，还包括用于提高主动抗浪涌的灵敏度的串联谐振电路：在磁集成变压器TR的两个边柱分别设置独立绕组N31和独立绕组N32；独立绕组N31的一端串联电感L31后再同时连接二极管D311负极和二极管D312正极，另一端同时连接电容C311一端和电容C312一端；电容C311另一端连接二极管D311正极；电容C312另一端连接二极管D312负极；独立绕组N32的一端同时连接二极管D321负极和二极管D322正极，另一端串联电感L32后再同时连接电容C321一端和电容C322一端；电容C321另一端连接二极管D321正极；电容C322另一端连接二极管D322负极；二极管D311正极、二极管D321正极、二极管D21的正极和电阻RU的一端同时连接，二极管D312负极、二极管D322负极、二极管D22的负极和电阻RU的另一端同时连接。
4.根据权利要求3所述的磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器，其特征在于，电阻RU的阻值与主动抗浪涌的灵敏度成正比。
5.根据权利要求1—3之一所述的磁集成的主动抗强浪涌EMI滤波器，其特征在于，所述磁集成变压器TR的磁芯柱为“日”字型。
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