CN104865476A - 一种振荡波抗扰度试验滤波网络及其安装结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种振荡波抗扰度试验滤波网络。本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的振荡波抗扰度试验滤波网络的安装结构。本发明采用的带通滤波网络的输入端口与输出端口之间，有电容一和电容二串接，对要综合设计的带通网络而言，电容一和电容二的串联阻抗很高，从被试设备上的直流、50Hz、60Hz和400Hz的工作电压直接加载到振荡波信号发生器输出端口上的能量，被控制到该信号发生器能承受的范围内，是安全的。

Description

一种振荡波抗扰度试验滤波网络及其安装结构

技术领域

本发明涉及一种带通滤波网络及其安装结构，它用于电子设备电磁兼容性试验中的振荡波抗扰度等试验。

背景技术

随着电子技术的发展，进行设备电磁兼容性的振荡波抗扰度试验时，遇到了挑战。例如，目前对很多厂家设计制造的光伏逆变器进行电磁兼容性的振荡波抗扰度试验时，因为光伏逆变器的工作电压是1000VDC，额定电流为1200A。要对这类设备进行振荡波抗扰度试验时，被试设备上1000VDC的工作电压就要加载到振荡波信号发生器的输出端口，振荡波信号发生器输出端口的内阻是200Ω，在这个信号发生器200Ω内阻上的功耗要达到5kW。这是该振荡波信号发生器不可能承受的，这要招致振荡波信号发生器损坏，可能引起操作人员及其他不安全事故的发生。

为了解决这个难题，需要在振荡波信号发生器和被试设备之间插入试验频率(如100kHz或1MHz)、输入和输出阻抗为200Ω的带通滤波器。一方面，把振荡波信号不失真，几乎无衰减地加载到被试设备上；另一方面，要求该带通滤波器能够控制被试设备上的直流、50Hz、60Hz、、400Hz等工作电压加载到振荡波信号发生器的输出端口时，振荡波信号发生器是安全的，不被被试设备端口上的直流、50Hz、60Hz、400Hz等工作电压损坏；同时控制被试设备运行时产生的电磁干扰对振荡波信号发生器的影响，保证振荡波信号发生器运行安全、可靠。

如图1及图2所示为传统的网络综合方法设计的带通滤波，具体而言：

图1是按巴特沃斯和切比雪夫低通原型网络综合方法设计的带通滤波器网络。虽然图1中的输入端口1与输出端口3之间有电容5，能起到控制被试设备上直流、50Hz、60Hz和400Hz的工作电压不直接加载到振荡波信号发生器的作用。但是，图1中的输入端口1与接地端口一2之间，以及输出端口3与接地端口二4之间有电感6和电感7，对要综合用于振荡波抗扰度实验的带通网络的频率而言，电感6和电感7的电感量很小，在直流、50Hz、60Hz和400Hz的条件下阻抗很小，这将招致被试设备上的直流、50Hz、60Hz和400Hz的工作电压被短路。因此，图1这类带通网络不能实现既把振荡波信号加到被试设备上，被试设备又能正常运行的目的。

图2是按椭圆函数低通原型网络综合方法设计的带通滤波器网络。由于图2中输入端口1与输出端口3之间存在有电感8和电感9，对要综合用于振荡波抗扰度实验的带通网络的频率而言，电感8和电感9的电感量很小，在直流、50Hz、60Hz和400Hz的条件下阻抗很小，这将使被试设备上的直流、50Hz、60Hz和400Hz的工作电压直接加载到振荡波信号发生器的输出端口上，当加载到振荡波信号发生器输出端口的功率超过其所能承受的安全极值，就可能损坏振荡波信号发生器。另外，图2中输入端口1与接地端口一2间有电感10以及在输出端口3与接地端口二4间有电感11，对要综合用于振荡波抗扰度实验的带通网络的频率而言，其电感量很小，这将招致被试设备上的直流、50Hz、60Hz和400Hz工作电压短路，被试设备不能运行。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够用于电子设备电磁兼容性试验中的振荡波抗扰度等试验的带通滤波器网络。本发明的另一个目的是提供一种上述带通滤波器网络的安装结构

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种振荡波抗扰度试验带通滤波网络，包括输入端口、接地端口一、输出端口及接地端口二，接地端口一与接地端口二相连，其特征在于：电感一与电容一串联后形成第一串联谐振回路，电感二与电容二串联后形成第二串联谐振回路，电容三与电感三串联后形成第三串联谐振回路，电容四与电感四串联后形成第四串联谐振回路，输入端口依次串联第一串联谐振回路及第二串联谐振回路后与输出端口相连，第三串联谐振回路及第四串联谐振回路的一端均接入第一串联谐振回路与第二串联谐振回路之间的电路，第三串联谐振回路及第四串联谐振回路的另一端均接入接地端口一与接地端口二之间的电路。

本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的振荡波抗扰度试验滤波网络的安装结构，其特征在于：包括屏蔽盒，输入端口、接地端口一、输出端口及接地端口二露于屏蔽盒外，由金属板在屏蔽盒内分割出屏蔽室一、屏蔽室二、屏蔽室三和屏蔽室四，电感三、电感一、电感二及电感四分别固定在屏蔽室一、屏蔽室二、屏蔽室三和屏蔽室四内，电容一、电容二、电容三及电容四则固定于屏蔽盒内任意位置。

优选地，所述电感三、电感一、电感二及电感四分别固定在绝缘板三、绝缘板一、绝缘板二及绝缘板四的中部，绝缘板三、绝缘板一、绝缘板二及绝缘板四分别被放置在屏蔽室一、屏蔽室二、屏蔽室三及屏蔽室四的对角线上，使得电感三、电感一、电感二及电感四分别位于屏蔽室一、屏蔽室二、屏蔽室三及屏蔽室四的中央。

优选地，所述电容一、电容二、电容三及电容四均焊接在单面印制板上，单面印制板设于绝缘加强板上，在所述绝缘板三、绝缘板一、绝缘板二及绝缘板三的顶部留有用于放置单面印制板及绝缘加强板的空间，单面印制板及绝缘加强板锁定在该空间内。

本发明采用的带通滤波网络的输入端口与输出端口之间，有电容一和电容二串接，对要综合设计的带通网络而言，电容一和电容二的串联阻抗很高，从被试设备上的直流、50Hz、60Hz和400Hz的工作电压直接加载到振荡波信号发生器输出端口上的能量，被控制到该信号发生器能承受的范围内，是安全的。

另一方面，带通滤波网络的输入端口与接地端口一之间有电容一与电容三和电容一与电容四串接，输出端口与接地端口二之间有电容二与电容四和电容二与电容三的串接，被试设备上的直流、50Hz、60Hz和400Hz的工作电压不会发生短路，被试设备能正常运行。

本发明的优点是：

1、本发明的带通滤波网络能把振荡波信号发生器的输出信号几乎无衰减，不发生失真地加载到被试设备上，被试设备上的直流、50Hz、60Hz和400Hz工作电压和被试设备运行时所产生的电磁干扰被本发明的带通滤波网络控制，不对振荡波信号发生器造成任何损坏，保证试验安全、可靠进行；

2、把电感器固定在绝缘板上的合适位置，再把固定电感器的绝缘板安置在金属屏蔽盒被分割成的长方体屏蔽室的对角线上，无需螺钉螺母等辅助方法，就能把电感器固定在金属屏蔽的合适位置，加工量少、辅料少，安全又可靠。

附图说明

图1为按巴特沃斯和切比雪夫低通原型综合设计的带通滤波网络；

图2为按椭圆函数低通原型设综合设计的带通滤波网络；

图3为本发明带通滤波网络；

图4为本发明带通滤波网络安装在金属屏蔽盒内；

图5为本发明带通滤波网络的金属屏蔽盒的分割和元件安装位置；

图6为本发明带通滤波网络的安装详图；

图7为在50欧姆系统网络分析仪上测得本发明带通滤波网络响应曲线；

图8为在50欧姆系统网络分析仪的输入端增加50Ω/200Ω阻抗变换器和输出端增加200Ω/50Ω阻抗变换网络后测得的本发明带通滤波网络响应曲线。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

图3是本发明提供的一种85-125KHz带通滤波网络结构。其输入和输出阻抗为200Ω，额定工作电流为15A。电感一12为606μH，电容一13为4180pF，电容三16为112.3nF，电感三17为150μH，电感四18为23μH，电容四19为16.8nF，电感二14为606μH，电容二15为4180pF。在这四个串联谐振回路中，电感一12和电容一13、电感二14和电容二15的谐振频率是100kHz，电容三16和电感三17的谐振频率是38.8kHz，电感四18和电容四19的谐振频率是257.8kHz。本发明的带通滤波网络能几乎无衰减地把100kHz±10％振荡波信号加载到被测设备端口上。

电感一12、电感二14、电感三17和电感四18绕制时使用低损耗铁氧体磁环及型号为AF250-2.0的高温镀银导线。

其中，电感一12和电感二14是三只外径31mm，内径19mm，高14mm的低损耗铁氧体磁环叠加而成，用AF250-2.0的高温镀银导线绕制13圈；电感三17也是三只外径31mm，内径19mm，高14mm的低损耗铁氧体磁环叠加组成，用AF250-2.0的高温镀银导线绕制6圈；电感四18是一只外径31mm，内径19mm，高14mm的低损耗铁氧体磁环，用AF250-2.0的高温镀银导线绕制3圈。

电容一13和电容二15是从有多种国际安全认证标记的Y2类2000pF的电容器中，选2只容量合适的并联，达到要求容量4180pF；电容三16是从有多种国际安全认证标记的X1类、容量0.1μF选一只，加上Y2类容量10000pF和2000pF的电容器各选出一只，这三只电容器并联达到112300pF，电容四19是从有多种国际安全认证标记的Y2类、容量10000pF，加上一只Y2类6800pF的电容器组成，这二只电容器并联达到16800pF。

本发明提供的一种振荡波抗扰度试验滤波网络的安装结构示于图5，包括屏蔽盒20，屏蔽盒20是由图6中的U型槽钣金件31、侧板钣金件32和侧板钣金件33铆接而成。U型槽钣金件31、侧板钣金件32和侧板钣金件33是2mm厚的铝板，在U型槽钣金件31的U槽两端，要安装输入端1和输出端3，还有接地端口一2及接地端口二4。

结合图5及图6，屏蔽盒20内的空间通过2mm厚的铝板27、铝板28、铝板29和铝板30被分割成屏蔽室一ABQH、屏蔽室二CBQD、屏蔽室三EFQD和屏蔽室四GFQH。

在本实施例中，用于安置电感三17、电感一12、电感二14及电感四18的绝缘板三21、绝缘板一22、绝缘板二23及绝缘板四24均采用环氧板，这四块环氧板的厚度为3mm。其中，绝缘板三21、绝缘板一22、绝缘板二23及绝缘板四24分别被放置在屏蔽室一ABQH、屏蔽室二CBQD、屏蔽室三EFQD及屏蔽室四GFQH的对角线上，使得电感三17、电感一12、电感二14及电感四18分别位于屏蔽室一ABQH、屏蔽室二CBQD、屏蔽室三EFQD及屏蔽室四GFQH的中央。

图5和图6中，电容一13、电容二15、电容三16及电容四19均焊接在1mm厚的单面印制板25上，在单面印制板25的下面，垫有3mm厚的绝缘加强板26，该绝缘加强板26亦采用环氧板。

在本实施例中，装有电容一13、电容二15、电容三16和电容四19的面印制板25和绝缘加强板26，安置在绝缘板三21、绝缘板一22、绝缘板二23及绝缘板四24预先留有空间的位置上，并设置锁定装置。最后，再安装盖板。

由于本实施例中的100kHz带通滤波网络的输入和输出阻抗是200Ω。在50Ω系统的网络分析仪看到的响应曲线，如图7所示。通带内有很大的起伏，这是阻抗不匹配引起的失真。

在50Ω系统的网络分析仪的输入端口加装50Ω/200Ω变换器，在网络分析仪的输出端口加装200Ω/50Ω变换器后测得的响应曲线见图8。滤波网络的通带变为平坦了。但是，显示的插入损耗增加很多。在本实施例中，测得100kHz的插入损耗为32.1dB。因为在输入端口加装50Ω/200Ω变换器和在输出端口加装200Ω/50Ω变换器后，要引入31.5dB的插入损耗。实际上，本实施例中的带通滤波网络在100kHz的插入损耗约为0.6dB。

本实施例中的100kHz带通滤波网络的上述响应曲线，与仿真效果一致。

在本实施例中的100kHz带通滤波网络的输入端1与接地端一2间，输出端3与接地端二4间，以及输入端1与输出端3间施加3000VDC，1min的试验电压，不发生短路和拉弧；在1000VDC，1min条件下测得输入端1与接地端一2和输出端3与接地端二4间的绝缘电阻大于10000MΩ。

Claims (4)

1.一种振荡波抗扰度试验滤波网络，包括输入端口(1)、接地端口一(2)、输出端口(3)及接地端口二(4)，接地端口一(2)与接地端口二(4)相连。其特征在于：电感一(12)与电容一(13)串联后形成第一串联谐振回路，电感二(14)与电容二(15)串联后形成第二串联谐振回路，电容三(16)与电感三(17)串联后形成第三串联谐振回路，电容四(19)与电感四(18)串联后形成第四串联谐振回路，输入端口(1)依次串联第一串联谐振回路及第二串联谐振回路后与输出端口(3)相连，第三串联谐振回路及第四串联谐振回路的一端均接入第一串联谐振回路与第二串联谐振回路之间的电路，第三串联谐振回路及第四串联谐振回路的另一端均接入接地端口一(2)与接地端口二(4)之间的电路。

2.一种如权利要求1所述的振荡波抗扰度试验滤波网络的安装结构，其特征在于：包括屏蔽盒(20)，输入端口(1)、接地端口一(2)、输出端口(3)及接地端口二(4)露于屏蔽盒(20)外，由金属板在屏蔽盒(20)内分割出屏蔽室一(ABQH)、屏蔽室二(CBQD)、屏蔽室三(EFQD)和屏蔽室四(GFQH)，电感三(17)、电感一(12)、电感二(14)及电感四(18)分别固定在屏蔽室一(ABQH)、屏蔽室二(CBQD)、屏蔽室三(EFQD)和屏蔽室四(GFQH)内，电容一(13)、电容二(15)、电容三(16)及电容四(19)则固定于屏蔽盒(20)内任意位置。

3.如权利要求2所述的一种安装结构，其特征在于：所述电感三(17)、电感一(12)、电感二(14)及电感四(18)分别固定在绝缘板三(21)、绝缘板一(22)、绝缘板二(23)及绝缘板四(24)的中部，绝缘板三(21)、绝缘板一(22)、绝缘板二(23)及绝缘板四(24)分别被放置在屏蔽室一(ABQH)、屏蔽室二(CBQD)、屏蔽室三(EFQD)及屏蔽室四(GFQH)的对角线上，使得电感三(17)、电感一(12)、电感二(14)及电感四(18)分别位于屏蔽室一(ABQH)、屏蔽室二(CBQD)、屏蔽室三(EFQD)及屏蔽室四(GFQH)的中央。

4.如权利要求2所述的一种安装结构，其特征在于：所述电容一(13)、电容二(15)、电容三(16)及电容四(19)均焊接在单面印制板(25)上，单面印制板(25)设于绝缘加强板(26)上，在所述绝缘板三(21)、绝缘板一(22)、绝缘板二(23)及绝缘板三(24)的顶部留有用于放置单面印制板(25)及绝缘加强板(26)的空间，单面印制板(25)及绝缘加强板(26)锁定在该空间内。