CN105375755B - 一种利用层间电容消除辐射的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用层间电容消除辐射的电路，包括隔离型高频电源、电压测量单元、电流测量单元、Bitstream通信单元，所述Bitstream通信单元、电流测量单元、电压测量单元均与隔离型高频电源电连接，其特征在于它还包括高频辐射消除单元，所述高频辐射消除单元为连接在隔离型高频电源两侧的隔离侧地与原边地之间的电容，所述隔离型高频电源采用空心线圈。本发明通过巧妙设计PCB板结构以产生寄生电容的形式来抑制辐射，成本低。经过测试，在1GHz以内和1GHz‑6GHz频段中，抑制辐射的效果均比较好。

Description

一种利用层间电容消除辐射的电路
技术领域
本发明涉及开关电源设计领域，具体是一种利用层间电容消除辐射的电路。
背景技术
为了缩小开关电源的体积，减小开关电源中使用的磁芯的尺寸，开关电源的频率越来越高，有的时候为了使开关电源能抵御外界强磁甚至不使用磁芯，而采用空芯线圈。这导致电源产生的高频辐射越来越严重。这些高频辐射不仅降低了开关电源系统的转换效率，而且也严重干扰了无线电设备和精密仪器的运行,在辐射严重的场合，无线电收信系统甚至无法工作。电子产品对外辐射的指标的好坏，直接影响到电子产品的质量。因此我们必须设计出低成本高性能的解决方案消除这些有害的辐射。
目前在开关电源设计中，都是采用Y电容跨接在开关电源变压器的原副边来消除辐射。但是在开关电源工作频率非常高的应用中，由于Y电容的引线电感，和Y电容的高频特性不好，使得这种方式在辐射频率在几百兆赫兹甚至超过一吉赫兹的场合中作用不明显。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供一种利用层间电容消除辐射的电路。
技术方案：包括隔离型高频电源、电压测量单元、电流测量单元、Bitstream通信单元，所述Bitstream通信单元、电流测量单元、电压测量单元均与隔离型高频电源电连接，其特征在于它还包括高频辐射消除单元，所述高频辐射消除单元为连接在隔离型高频电源两侧的隔离侧地与原边地之间的电容，所述隔离型高频电源采用空心线圈。
优选的，所述电容为寄生电容，所述寄生电容的极板为高频电源两侧通过PCB线路板上的敷铜形成，所述寄生电容的介质为PCB线路板的FR4基材。
优选的，所述寄生电容的具体结构形成为：
设置四层PCB线路板结构：顶层PCB线路板安装隔离型高频电源，隔离型高频电源的两侧分别为隔离侧地与原边地；第二层PCB线路板连接在隔离侧地；第三层PCB线路板连接在原边地；第四层PCB线路板不需要放置敷铜；第一层PCB线路板与第二层PCB线路板之间用PP胶填充，第二层PCB线路板与第三层PCB线路板之间用FR4基材填充，第三层PCB线路板与第四层PCB线路板之间用PP胶填充，在第一层PCB线路板的隔离侧地敷铜和第二层PCB线路板等电位，在第一层PCB线路板的原边地敷铜和第三层PCB线路板等电位；结构上，第二层PCB线路板与第三层PCB线路板间形成第一个寄生电容C101，第一层PCB线路板与第二层PCB线路板间形成第二个寄生电容C102，二者并联后接在隔离型高频电源两侧的隔离侧地与原边地之间。
优选的，所述第一层PCB线路板与第二层PCB线路板之间的PP胶厚0.22mm，第二层PCB线路板与第三层PCB线路板之间的FR4基材厚0.4mm，第三层PCB线路板与第四层PCB线路板之间的PP胶厚0.22mm。
优选的，所述隔离型高频电源由芯片AD71163及其外围电路搭建。
具体的，所述电压测量单元是由第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2组成，具体为：第一电阻R1与第一电容C1并联后接在芯片AD71163的V1P引脚，第二电阻R2与第二电容C2并联后接在芯片AD71163的VM引脚；其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2构成抗混叠滤波器。
具体的，所述电流测量单元是由第三磁珠FB3、第四磁珠FB4、第三电阻R3、第五电阻R5、第八电阻R8、第七电容C7、第八电容C8组成，具体为：芯片AD71163的IM引脚和IP引脚之间串接第七电容C7、第八电容C8，芯片AD71163的IM引脚连接第三电阻R3的一端，芯片AD71163的IP引脚连接第八电阻R8的一端，第三电阻R3的另一端连接第三磁珠FB3，第八电阻R8的另一端连接第四磁珠FB4，第三电阻R3的另一端和第八电阻R8的另一端之间连接有第五电阻R5；其中，第三电阻R3、第八电阻R8、第七电容R7、第八电容R8构成抗混叠滤波器，第五电阻为防飞走电阻。
本发明的有益效果
本发明通过巧妙设计PCB板结构以产生寄生电容的形式来抑制辐射，成本低。经过测试，在1GHz以内和1GHz-6GHz频段中，抑制辐射的效果均比较好。
附图说明
图1为本发明模块结构框图。
图2为本发明模块结构原理图。
图3为本发明的PCB堆叠结构图。
图4为本发明的辐射测试结果(30MHz-1GHz)。
图5为本发明的辐射测试结果(1GHz-6GHz)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
结合图1，一种利用层间电容消除辐射的电路，包括隔离型高频电源、电压测量单元、电流测量单元、Bitstream通信单元，所述Bitstream通信单元、电流测量单元、电压测量单元均与隔离型高频电源电连接，其特征在于它还包括高频辐射消除单元，所述高频辐射消除单元为连接在隔离型高频电源两侧的隔离侧地GNDisopin与原边地GND pin之间的电容，所述隔离型高频电源采用空心线圈。
结合图2，所述隔离型高频电源由芯片AD71163及其外围电路搭建。
作为优选的实施方式，所述电压测量单元是由第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2组成，具体为：第一电阻R1与第一电容C1并联后接在芯片AD71163的V1P引脚，第二电阻R2与第二电容C2并联后接在芯片AD71163的VM引脚；其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2构成抗混叠滤波器。
作为优选的实施方式，所述电流测量单元是由第三磁珠FB3、第四磁珠FB4、第三电阻R3、第五电阻R5、第八电阻R8、第七电容C7、第八电容C8组成，具体为：芯片AD71163的IM引脚和IP引脚之间串接第七电容C7、第八电容C8，芯片AD71163的IM引脚连接第三电阻R3的一端，芯片AD71163的IP引脚连接第八电阻R8的一端，第三电阻R3的另一端连接第三磁珠FB3，第八电阻R8的另一端连接第四磁珠FB4，第三电阻R3的另一端和第八电阻R8的另一端之间连接有第五电阻R5；其中，第三电阻R3、第八电阻R8、第七电容R7、第八电容R8构成抗混叠滤波器，第五电阻为防飞走电阻。
结合图3，优选的，所述电容为寄生电容，所述寄生电容的极板为高频电源两侧通过PCB线路板上的敷铜形成，所述寄生电容的介质为PCB线路板的FR4基材。
在优选的实施例中，所述寄生电容的具体结构形成为：
设置四层PCB线路板结构：顶层PCB线路板安装隔离型高频电源1，隔离型高频电源1的两侧分别为隔离侧地2与原边地3；第二层PCB线路板连接在隔离侧地2；第三层PCB线路板连接在原边地3；第四层PCB线路板不需要放置敷铜；第一层PCB线路板与第二层PCB线路板之间用PP胶填充，第二层PCB线路板与第三层PCB线路板之间用FR4基材填充，第三层PCB线路板与第四层PCB线路板之间用PP胶填充，在第一层PCB线路板的隔离侧地敷铜和第二层PCB线路板等电位，在第一层PCB线路板的原边地敷铜和第三层PCB线路板等电位；结构上，第二层PCB线路板与第三层PCB线路板间形成第一个寄生电容C101，第一层PCB线路板与第二层PCB线路板间形成第二个寄生电容C102，二者并联后接在隔离型高频电源两侧的隔离侧地与原边地之间。
优选的实施例中，所述第一层PCB线路板与第二层PCB线路板之间的PP胶厚0.22mm，第二层PCB线路板与第三层PCB线路板之间的FR4基材厚0.4mm，第三层PCB线路板与第四层PCB线路板之间的PP胶厚0.22mm。
原理分析：隔离型高频电源是为电压测量单元、电流测量单元供电，模块的高频辐射就是它产生的。电压测量单元和电流测量单元主要功能是采样实时高精度的测量用电信息，此测量单元前面增加了RC滤波抗混叠电路(抗混叠滤波器)，可以提供给ADC高精度的采样信号。
Bitstream通信单元把ADC采集的实时电压电流波形数据传递给专用计量芯片，计量芯片内通过DSP计算得到实时电压有效值，电流有效值，功率等信息。
为解决上述构想，本发明的基本设计方法是在隔离型高频电源两侧通过PCB上下两面的敷铜形成寄生电容，PCB的FR4基材作为寄生电容的介质。
根据寄生电容容量计算公式：
ε0：空气介电常数，等于8.854×10-12F/m；
εr：PCB基材FR4的相对介电常数，等于4.3；
A：电容器极板的面积；
d：板材间的距离；
通过寄生电容的计算公式：我们可以发现，层间面积越大，层间距离越短，容值就越大；在PCB板面积一定的情况下，层间距离越短，容值越大；但同时有一个问题，层间距离过短的话，会影响到高低压侧的耐压性能。
在保证原副边耐压性能的同时，又能提高寄生电容的容值，抑制辐射干扰。通过计算、分析、比较测试，我们制作了如本发明实施例中公开的4层PCB线路板结构。
测试说明：
测量辐射的频段分为两段，分别为30MHz-1GHz和1GHz-6GHz。
试验结果如图4(30MHz-1GHz)、图5(1GHz-6GHz)中所示。
从图中可以看出，在1GHz以内和1GHz-6GHz频段中，抑制辐射的效果均比较好。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种利用层间电容消除辐射的电路，包括隔离型高频电源、电压测量单元、电流测量单元、Bitstream通信单元，所述Bitstream通信单元、电流测量单元、电压测量单元均与隔离型高频电源电连接，其特征在于它还包括高频辐射消除单元，所述高频辐射消除单元为连接在隔离型高频电源两侧的隔离侧地与原边地之间的电容，所述隔离型高频电源采用空心线圈；
所述电容为寄生电容，所述寄生电容的极板为高频电源两侧通过PCB线路板上的敷铜形成，第一个寄生电容C101的介质为PCB线路板的FR4基材；第二个寄生电容C102的介质为PP胶；
所述寄生电容的具体结构形成为：
设置四层PCB线路板结构：顶层PCB线路板安装隔离型高频电源，隔离型高频电源的两侧分别为隔离侧地与原边地；第二层PCB线路板连接在隔离侧地；第三层PCB线路板连接在原边地；第四层PCB线路板不需要放置敷铜；第一层PCB线路板与第二层PCB线路板之间用PP胶填充，第二层PCB线路板与第三层PCB线路板之间用FR4基材填充，第三层PCB线路板与第四层PCB线路板之间用PP胶填充，在第一层PCB线路板的隔离侧地敷铜和第二层PCB线路板等电位，在第一层PCB线路板的原边地敷铜和第三层PCB线路板等电位；结构上，第二层PCB线路板与第三层PCB线路板间形成第一个寄生电容C101，第一层PCB线路板与第二层PCB线路板间形成第二个寄生电容C102，二者并联后接在隔离型高频电源两侧的隔离侧地与原边地之间；
所述第一层PCB线路板与第二层PCB线路板之间的PP胶厚0.22mm，第二层PCB线路板与第三层PCB线路板之间的FR4基材厚0.4mm，第三层PCB线路板与第四层PCB线路板之间的PP胶厚0.22mm；
所述隔离型高频电源由芯片AD71163及其外围电路搭建。
2.根据权利要求1所述的一种利用层间电容消除辐射的电路，其特征在于所述电压测量单元是由第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2组成，具体为：第一电阻R1与第一电容C1并联后接在芯片AD71163的V1P引脚，第二电阻R2与第二电容C2并联后接在芯片AD71163的VM引脚。
3.根据权利要求2所述的一种利用层间电容消除辐射的电路，其特征在于所述电流测量单元是由第三磁珠FB3、第四磁珠FB4、第三电阻R3、第五电阻R5、第八电阻R8、第七电容C7、第八电容C8组成，具体为：芯片AD71163的IM引脚和IP引脚之间串接第七电容C7、第八电容C8，芯片AD71163的IM引脚连接第三电阻R3的一端，芯片AD71163的IP引脚连接第八电阻R8的一端，第三电阻R3的另一端连接第三磁珠FB3，第八电阻R8的另一端连接第四磁珠FB4，第三电阻R3的另一端和第八电阻R8的另一端之间连接有第五电阻R5。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6373673B1 (en) * 1997-04-08 2002-04-16 X2Y Attenuators, Llc Multi-functional energy conditioner
CN1707484A (zh) * 2004-06-12 2005-12-14 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 主机板上横跨裂缝的布线检查系统及方法
CN101014224A (zh) * 2007-02-13 2007-08-08 上海杰盛无线通讯设备有限公司 微波通信中的射频电路板层结构
CN101437368A (zh) * 2008-12-19 2009-05-20 中国科学院微电子研究所 一种印刷电路板中多芯片共用供电/接地结构
CN102075091A (zh) * 2009-11-24 2011-05-25 华东光电集成器件研究所 极低谐波干扰电源装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2491587B (en) * 2011-06-06 2018-09-05 E2V Tech Uk Limited Magnetron filter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6373673B1 (en) * 1997-04-08 2002-04-16 X2Y Attenuators, Llc Multi-functional energy conditioner
CN1707484A (zh) * 2004-06-12 2005-12-14 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 主机板上横跨裂缝的布线检查系统及方法
CN101014224A (zh) * 2007-02-13 2007-08-08 上海杰盛无线通讯设备有限公司 微波通信中的射频电路板层结构
CN101437368A (zh) * 2008-12-19 2009-05-20 中国科学院微电子研究所 一种印刷电路板中多芯片共用供电/接地结构
CN102075091A (zh) * 2009-11-24 2011-05-25 华东光电集成器件研究所 极低谐波干扰电源装置

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