CN106100316B - 人工电源网络电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子技术领域，尤其涉及人工电源网络电路，包括开关组、第一功分器、第二功分器、第一衰减器、第二衰减器、第一变压器、第二变压器；所述第一衰减器的输出端输出共模电压，所述第二衰减器的输出端输出差模电压。本发明通过采用不同的开关组合实现不同的输出端口，如果开关组合采用一组多路选择开关和双刀双掷开关时，则本发明的人工电源网络电路有3个输出端口；如果开关组合采用4个多路选择开关时，则本发明的人工电源网络电路为单输出口，解决用户用的时候要换插头，很不方便的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域；涉及一种用于测量传导干扰的仪器中的人工电源网络电路。
背景技术
现有技术中，用于测量传导（骚扰电压）干扰的仪器的设备在射频范围内为被测试设备端子和参考地之间提供稳定的阻抗。与此同时又将来自电网的无用信号与测量电路隔离开,仅将被测试设备的干扰电压耦合到测 量接受机的输入端。该产品的性能一般符合CISPR16-1-2:2006 标准要求。图1是一个标准的人工电源网络的电路结构；其中，L1-IN 是交流电源的火线输入，N-IN 是交流电源的零线输入，PE是保护地；L1-OUT 交流电源的火线输出，N-OUT是交流电源的零线输出，这两个端子去接接被测设备。被测设备的传导干扰信号从这儿接入LISN然后耦合到VL和VN。VL和VN分别对应火线的干扰电压和零线的干扰电压。开关K1，K2用来同步切换火线的干扰电压VL,零线的干扰电压VN到输出端 。输出端接有一个频谱仪或接收机，用来分析某个频率点的干扰电压的大小。这种标准的人工电源网络只能测量一个单一火线或零线的干扰电压，无法为电磁兼容的整改通过更多的信息。根据开关电源的理论研究发现，开关电源的传导干扰信号，均可用差模和共模信号来表示。差模干扰是火线与零线之间产生的干扰， 共模干扰是火线或零线与地之间的产生的干扰。设L/N 上的干扰信号 VL 和 VN, 而这个信号可以看成有共 模电压 VC 和差模电压 VD 合成的。VL= （VC+VD）/2；VN=(VC-VD )/2；抑制差模干扰信号和共模干扰信号普遍有效的方法就是在开关电源输入电路中加装电磁干扰滤波器。 而开关电源输入端采用的 EMI 滤波器是一种双向滤波器，是由电容和电感构成的低通滤波器，每一个元件对应的抑制共模干扰和差模干扰的功能是不同的。
然而，现有技术中人工电源网络只能测量一个单一火线或零线的干扰电压，无法为电磁兼容的整改通过更多的信息的技术问题。
发明内容
本发明的技术目的是克服现有技术中只能测量一个单一火线或零线的干扰电压，无法为电磁兼容的整改通过更多的信息的技术问题；提供一种简单的分离共模差模电压的人工电源网络电路。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
人工电源网络电路，包括开关组、第一功分器、第二功分器、第一衰减器、第二衰减器、第一变压器、第二变压器；
所述开关组的输入端分别接火线的干扰电压和零线的干扰电压，所述第一功分器的输入端分别与开关组连接，其输出端接第一衰减器，所述第二功分器的输入端分别接第一变压器和第二变压器的输出端，其输出端接第二衰减器，所述第一变压器选用原边和付边同名端相同的宽带变压器，其输入端与开关组连接，所述第二变压器选用原边和付边同名端不相同的宽带变压器，其输入端与开关组连接，所述第一衰减器的输出端输出共模电压，所述第二衰减器的输出端输出差模电压。
优选的，所述开关组包括第一多路选择开关、第二多路选择开关、双刀双掷开关，所述第一多路选择开关的公共端接火线的干扰电压，所述第一多路选择开关的上位端接第一功分器的输入端，其中位端接第一变压器的输入端，其下位端与所述双刀双掷开关的上端输出端和下端输入端连接，所述第二多路选择开关的公共端接零线的干扰电压，所述第二多路选择开关的上位端接第一功分器的另一输入端，其中位端接第二变压器的输入端，其下位端与所述双刀双掷开关的上端输入端和下端输出端连接，所述双刀双掷开关的公共端输入端接一个接地电阻组成零线火线切换网络，由双刀双掷开关的公共端输出端输出零线电压或火线电压。
优选的，所述多路选择开关选用3路同步开关。
优选的，所述开关组包括第一多路选择开关、第二多路选择开关、第三多路选择开关，所述第一多路选择开关的公共端接火线的干扰电压，其第一档位接第一功分器的输入端，其第二档位接第一变压器的输入端，其第三档位接第三多路选择开关的第三档位，其第四档位接一个接地电阻，所述第二多路选择开关的公共端接零线的干扰电压，其第一档位接第一功分器的另一输入端，其第二档位接第二变压器的输入端，其第三档位接另一个接地电阻， 其第四档位接第三多路选择开关的第四档位，所述第三多路选择开关的第一档位接第一衰减器的输出端，其第二档位接第二衰减器的输出端，其公共端为同步切换输出端。
优选的，所述多路选择开关选用4路同步开关。
优选的，所述接地电阻均选用50欧电阻。
本发明通过采用不同的开关组合实现不同的输出端口，如果开关组合采用一组多路选择开关和双刀双掷开关时，则本发明的人工电源网络电路有3个输出端口；如果开关组合采用4个多路选择开关时，则本发明的人工电源网络电路为单输出口，解决用户用的时候要换插头，很不方便的问题。这两种方式都可以同时测量火线或零线的干扰电压，能够为电磁兼容的整改通过更多信息，还能提供一种简单的分离共模差模电压的人工电源网络电路。
附图说明
图1是现有技术中的一个标准的人工电源网络电路的原理图。
图2本发明一个实施例的电路原理图。
图3本发明另一个实施例的电路原理图。
具体实施方式
结合图2至图3，详细说明本发明的具体实施方式。
本发明提供一种人工电源网络电路，包括开关组、第一功分器S1、第二功分器S2、第一衰减器ATT1、第二衰减器ATT2、第一变压器T1、第二变压器T2。
具体的，开关组的输入端分别接火线的干扰电压VL和零线的干扰电压VN，第一功分器S1的输入端分别与开关组连接，其输出端接第一衰减器ATT1，第二功分器S2的输入端分别接第一变压器T1和第二变压器T2的输出端，其输出端接第二衰减器ATT2，第一变压器T1选用原边和付边同名端相同的宽带变压器，其输入端与开关组连接，第二变压器T2选用原边和付边同名端不相同的宽带变压器，其输入端与开关组连接，第一衰减器ATT1的输出端输出共模电压VCM，第二衰减器ATT2的输出端输出差模电压VDM。
本发明采用一个功分器S1实现对信号的相加，构成共模电压分离电路，输出共模电压VCM，采用一个反相的变压器T2、一个同相的变压器T1、一个功分器S2实现信号的相减，构成差模电压分离电路，输出差模电压VDM，在共模和差模分离电路的后面各加一个衰减器， 可以进行阻抗的匹配，也可以调整输出信号的大小。这样可以把共模和差模分离电路的整体衰减系数调整到整数 ，如-10DB、-5DB。方便用户计算。
本发明用一个反相的变压器对一个信号反相，另一个同相的变压器对另一个信号进行1:1或者其他变比的传输。用两个变压器的目的是让两路信号的延时和阻抗特性完全对称 ，便于后面的功分器实现对信号的高精度相加，最后的总的效果就是两个信号的相减。如果少一个同相的变压器，精度会下降。
本发明还可以通过采用不同的开关组合实现不同的输出端口。
实施例1， 本发明的人工电源网络电路有3个输出端口的实施方式如下：
本实施例由多路选择开关把信号VL、VN送到不同的电路中, 然后经共模电压分离电路分离共模电压VCM，经差模电压分离电路分离差模电压VDM。最后将VL、VN、VCM、VDM从不同的输出端口输出。
结合图2，具体的，开关组包括第一多路选择开关K1、第二多路选择开关K2、双刀双掷开关K3，第一多路选择开关K1的公共端接火线的干扰电压VL，第一多路选择开关K1的上位端接第一功分器S1的输入端，其中位端接第一变压器T1的输入端，其下位端与双刀双掷开关K3的上端输出端和下端输入端连接，第二多路选择开关K2的公共端接零线的干扰电压VN，第二多路选择开关K2的上位端接第一功分器S1的另一输入端，其中位端接第二变压器T2的输入端，其下位端与双刀双掷开关K3的上端输入端和下端输出端连接，双刀双掷开关K3的公共端输入端接一个接地电阻R1组成零线火线切换网络，由双刀双掷开关K3的公共端输出端输出零线电压VN或火线电压VL。其中，接地电阻选用50欧电阻。
此外，多路选择开关（K1、K2）是同步切换的，当K1的公共端与第一档位连时，多路选择开关K2也一样。
图2中，多路选择开关优先选用3路同步开关。
工作原理为：火线的干扰信号 VL 和零线的干扰信号VN, 经过一个多路选择开关的组合（K1和K2）进行切换。多路选择开关（K1和K2）的开关打在上位端时，VL 和 VN送到一个功分器S1，让VL 和 VN相加，再经过一个衰减器ATT1到输出端共模电压VCM。K1和K2开关打在中位端时，VL先送到一个原边和付边同名端相同的宽带变压器T1中，输出仍然是VL。VN先送到一个原边和付边同名端不同的宽带变压器T2中，输出反相，是负VN。然后送到一个功分器S2，让VL 和负 VN相加。那么总的效果是VL-VN。最后经过一个衰减器ATT2到输出端差模电压VDM。K1和K2开关打在下位端时，火线的干扰电压VL,零线的干扰电压VN送到一个双刀双掷开关K3和接地电阻R1构成的零线火线切换网络（即零线火线L/N切换网络）。可以选择零线火线切换网络的输出是VL或VN ，最后将火线的干扰电压VL或零线的干扰电压VN、共模电压VCM、差模电压VDM从3个不同输出端口输出，具体来讲，通过切换双刀双掷开关K3使火线的干扰电压VL或零线的干扰电压VN从第一个输出端口输出，通过同步切换一个多路选择开关的组合（K1和K2），使共模电压VCM从第二个输出端口输出，差模电压VDM从第三个输出端口输出。
实施例2：本发明的人工电源网络电路有单个输出端口的实施方式。
结合图3，如果人工电源网络电路有3个输出端口，则用户使用的时候要换插头，很不方便。因此本发明提出一个单个输出端口的方案如下。
开关组包括第一多路选择开关K1、第二多路选择开关K2、第三多路选择开关K3，第一多路选择开关K1的公共端接火线的干扰电压VL，其第一档位接第一功分器S1的输入端，其第二档位接第一变压器T1的输入端，其第三档位接第三多路选择开关K3的第三档位，其第四档位接一个接地电阻R1，第二多路选择开关K2的公共端接零线的干扰电压VN，其第一档位接第一功分器S1的另一输入端，其第二档位接第二变压器T2的输入端，其第三档位接另一个接地电阻R2， 其第四档位接第三多路选择开关K3的第四档位，第三多路选择开关K3的第一档位接第一衰减器ATT1的输出端，其第二档位接第二衰减器ATT2的输出端，其公共端为同步切换输出端。其中，接地电阻R1、R2均为50欧阻抗的匹配电阻。
此外，多路选择开关（K1、K2、K3）是同步切换的，当K1的公共端与第一档位连时，其他几个也一样。
图3中，多路选择开关优先选用4路同步开关。
工作原理：多路选择开关（K1和K2）负责把火线的干扰信号 VL 和零线的干扰信号VN送到不同的电路中。
当多路选择开关（K1和K2）为第一档位时，将VL和VN送到由功分器S1和衰减器ATT1组成共模电压分离电路中。VL 和 VN经一个功分器S1，让VL 和 VN相加，再经过一个衰减器ATT1输出共模电压VCM。
当多路选择开关（K1和K2）为第二档位时，将VL和VN送到由变压器T1、变压器T2、功分器S2和衰减器ATT2组成差模电压分离电路中。其中，VL先送到一个原边和付边同名端相同的宽带变压器T1，输出仍然是VL。VN送到一个原边和付边同名端不同的宽带变压器T2，输出反相，是负VN。然后送到一个功分器S2，让VL 和 负VN相加。那么总的效果是VL-VN。最后经过一个衰减器ATT2输出差模电压VDM。
当多路选择开关（K1和K2）为第三档位时，为 VL输出电路，此时多路选择开关K2把VN端和一个匹配的50欧电阻R2相连，由多路选择开关K1输出VL。
当多路选择开关（K1和K2）为第四档位时，为VN输出电路，此时开关K1 把VL端和一个匹配的50欧电阻R1相连，由多路选择开关K2输出VN。
整个过程中，多路选择开关K3负责把输出的共模电压VCM、差模电压VDM、火线的干扰电压VL、零线的干扰电压VN切换到同一个输出端口输出，最终在同一输出端获得4种电压。
本发明通过采用不同的开关组合实现不同的输出端口，如果开关组合采用一组3路同步开关和双刀双掷开关时，则本发明的人工电源网络电路有3个输出端口；如果开关组合采用3个4路同步开关时，则本发明的人工电源网络电路为单输出口，解决用户用的时候要换插头，很不方便的问题。这两种方式都可以同时测量火线或零线的干扰电压，能够为电磁兼容的整改通过更多信息，还能提供一种简单的分离共模差模电压的人工电源网络电路。
利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.人工电源网络电路，其特征在于：包括开关组、第一功分器、第二功分器、第一衰减器、第二衰减器、第一变压器、第二变压器；
所述开关组的输入端分别接火线的干扰电压和零线的干扰电压，所述第一功分器的输入端分别与开关组连接，其输出端接第一衰减器，所述第二功分器的输入端分别接第一变压器和第二变压器的输出端，其输出端接第二衰减器，所述第一变压器选用原边和付边同名端相同的宽带变压器，其输入端与开关组连接，所述第二变压器选用原边和付边同名端不相同的宽带变压器，其输入端与开关组连接，所述第一衰减器的输出端输出共模电压，所述第二衰减器的输出端输出差模电压；
所述开关组包括第一多路选择开关、第二多路选择开关和双刀双掷开关，所述第一多路选择开关的公共端接火线的干扰电压，所述第一多路选择开关的上位端接第一功分器的输入端，其中位端接第一变压器的输入端，其下位端与所述双刀双掷开关的上端输出端和下端输入端连接，所述第二多路选择开关的公共端接零线的干扰电压，所述第二多路选择开关的上位端接第一功分器的另一输入端，其中位端接第二变压器的输入端，其下位端与所述双刀双掷开关的上端输入端和下端输出端连接，所述双刀双掷开关的公共端输入端接一个接地电阻组成零线火线切换网络，由双刀双掷开关的公共端输出端输出零线电压或火线电压。
2.根据权利要求1所述的人工电源网络电路，其特征在于，所述多路选择开关选用3路同步开关。
3.根据权利要求1所述的人工电源网络电路，其特征在于，所述接地电阻均选用50欧电阻。
4.根据权利要求1所述的人工电源网络电路，其特征在于，所述开关组包括多个电子或机械的多路选择开关或继电器。
5.人工电源网络电路，其特征在于：包括开关组、第一功分器、第二功分器、第一衰减器、第二衰减器、第一变压器、第二变压器；
所述开关组的输入端分别接火线的干扰电压和零线的干扰电压，所述第一功分器的输入端分别与开关组连接，其输出端接第一衰减器，所述第二功分器的输入端分别接第一变压器和第二变压器的输出端，其输出端接第二衰减器，所述第一变压器选用原边和付边同名端相同的宽带变压器，其输入端与开关组连接，所述第二变压器选用原边和付边同名端不相同的宽带变压器，其输入端与开关组连接，所述第一衰减器的输出端输出共模电压，所述第二衰减器的输出端输出差模电压；
所述开关组包括第一多路选择开关、第二多路选择开关和第三多路选择开关，所述第一多路选择开关的公共端接火线的干扰电压，其第一档位接第一功分器的输入端，其第二档位接第一变压器的输入端，其第三档位接第三多路选择开关的第三档位，其第四档位接一个接地电阻，所述第二多路选择开关的公共端接零线的干扰电压，其第一档位接第一功分器的另一输入端，其第二档位接第二变压器的输入端，其第三档位接另一个接地电阻，其第四档位接第三多路选择开关的第四档位，所述第三多路选择开关的第一档位接第一衰减器的输出端，其第二档位接第二衰减器的输出端，其公共端为同步切换输出端。
6.根据权利要求5所述的人工电源网络电路，其特征在于，所述多路选择开关选用4路同步开关。
7.根据权利要求5所述的人工电源网络电路，其特征在于，所述接地电阻均选用50欧电阻。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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