CN106803748A - 一种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器 - Google Patents

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张勃
邱添
罗建辉
张嘎
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Xi'an Kairong Electronic Technologies Co., Ltd.
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沈静
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Abstract

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，包括瞬态抑制电路、稳态滤波电路和屏蔽壳体，所述的瞬态抑制电路与稳态滤波电路之间采用串联连接方式，瞬态抑制电路输出端与稳态滤波电路的输入端连接，形成L‑L＇通道和N‑N＇通道，瞬态抑制电路与稳态滤波电路固定在屏蔽壳体内，这种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，由于优化了瞬态抑制器件参数，使得所发明的滤波器瞬态抑制能力强，同时采用输入、输出端口屏蔽隔离结构，实现了系统及设备的强电磁脉冲防护要求及宽频带滤波要求。它适用于系统及设备输入、输出线缆的强电磁脉冲防护及滤波。

Description

一种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，涉及一种滤波器，具体地是一种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器。
背景技术
电磁脉冲武器是现代军事中一种利用核爆炸或其他方法产生的强电磁脉冲摧毁来袭导弹或破坏雷达、通信系统和武器系统中电子设备或扰乱人的大脑神经系统、使人暂时失去知觉的先进武器。其可使晶体二极管、晶体管集成电路、电阻电容、继电器等电子元器件受到损坏；可以在长导线和其它导体上产生大幅度的电压和电流。典型的高空核爆炸电磁脉冲的上升前沿时间约为10ns，脉冲宽度为500ns，其峰值场强可达50Kv/m。电磁脉冲的频率覆盖很宽，可以从甚低频到几百兆赫兹，主要能量集中在正常无线电频率范围，因而对电子、电气设备构成严重的威胁。因此研制能够防护强电磁脉冲滤波器是急待解决的课题。
发明内容
本发明的目的是为系统及设备输入、输出线缆如电源线、信号线等电磁脉冲防护的无源滤波器提供足够的强电磁脉冲抑制能力和插入损耗，确保强电磁脉冲通过系统及设备线缆引起的损坏。
为此，本发明提供了一种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，包括瞬态抑制电路、稳态滤波电路和屏蔽壳体，所述的瞬态抑制电路与稳态滤波电路之间采用串联连接方式，瞬态抑制电路输出端与稳态滤波电路的输入端连接，形成L-L＇通道和N-N＇通道，瞬态抑制电路与稳态滤波电路固定在屏蔽壳体内。
所述的屏蔽壳体为长方体壳体，屏蔽壳体内部由隔板分为第一腔体和第二腔体，所述的瞬态抑制电路安装在第二腔体内，稳态滤波电路安装在第一腔体内，屏蔽壳体上对应于第二腔体的位置设置有连接器，屏蔽壳体上对应于第一腔体的位置设置有导线输出口。
所述的连接器连接L-L＇通道和N-N＇通道的输入端L、N；所述的导线输出口连接L-L＇通道和N-N＇通道的输出端L＇和N＇。
所述的瞬态抑制电路采用线与线间串联压敏电阻再与地之间串联陶瓷气体放电管的结构。
所述的瞬态抑制电路包括两个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管，压敏电阻MOV1和压敏电阻MOV2串联接在L-L＇通道和N-N＇通道之间，压敏电阻MOV1和压敏电阻MOV2中间的连线连接陶瓷气体放电管后接地线。
所述的稳态滤波电路包括电感LA1和电感LA2组成的第一共模电感、电感LB1和电感LB2组成的第二共模电感，电感LA1和电感LB1串联连接在L-L＇通道上，电感LA2和电感LB2串联连接在N-N＇通道上，电感LA1的输入端、电感LB1的输入端、电感LA2的输出端和电感LB2输出端连接有差模电容，并且电感LA1的输出端、电感LB1的输出端、电感LA2的输出端和电感LB2输出端连接有共模电容。
所述的电感LA1的输入端和电感LB1的输入端连接差模电容Cx1，电感LA2的输出端和电感LB2输出端之间连接差模电容Cx2，所述的电感LA1的输出端、电感LB1的输出端、电感LA2的输出端和电感LB2输出端分别通过共模电容Cy1、共模电容Cy2、共模电容Cy3和共模电容Cy4连接接地线。
所述的电感LA1的输入端和电感LB1的输入端之间还联接着碳膜电阻R。
本发明的有益效果：本发明提供的这种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，由多个响应时间及启动电压特性不同的瞬态抑制器件组成瞬态滤波电路；由不同频率特性的共模电感、分布电感很小的共模电容组成的稳态滤波电路构成。由于优化了瞬态抑制器件参数，使得所发明的滤波器瞬态抑制能力强，同时采用输入、输出端口屏蔽隔离结构，实现了系统及设备的强电磁脉冲防护要求及宽频带滤波要求。它适用于系统及设备输入、输出线缆的强电磁脉冲防护及滤波。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明的电路原理示意图。
图2是屏蔽壳体内部结构示意图。
图3是屏蔽壳体外部结构示意图。
附图标记说明：1、压敏电阻MOV1；2、碳膜电阻R；3、差模电容Cx1；4、共模电感LA1；5、共模电容Cy1；6、共模电感LB1；7、共模电容Cy3；8、差模电容Cx2；9、共模电容Cy4；10、共模电感LB2；11、共模电容Cy2；12、共模电感LA2；13、陶瓷气体放电管；14、压敏电阻MOV2。15、第一腔体；16、隔板；17、第二腔体；18、连接器；19、导线输出口。
具体实施方式
实施例1：
对于线缆强电磁干扰防护，主要依靠注入法测试，即在设备输入、输出线缆上注入瞬态干扰来实现，本实施例提供一种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，如图1所示，包括瞬态抑制电路、稳态滤波电路和屏蔽壳体，所述的瞬态抑制电路与稳态滤波电路之间采用串联连接方式，瞬态抑制电路输出端与稳态滤波电路的输入端连接，形成L-L＇通道和N-N＇通道，瞬态抑制电路与稳态滤波电路固定在屏蔽壳体内。
本发明是把滤波器串入线缆中，将瞬态高电压、大电流泄放，来保护后级设备，其中，瞬态抑制电路是要实现在电磁脉冲干扰来时，将瞬态干扰泄放到地上，实现对电磁脉冲的抑制，保护后级设备；稳态滤波电路是为了延缓电磁脉冲干扰的上升时间，使瞬态抑制电路能充分地响应，同时实现宽频带滤波的功能。
实施例2：
本实施例对屏蔽壳体进一步进行说明，结合图2和图3所示，所述的屏蔽壳体为长方体壳体，屏蔽壳体内部由隔板16分为第一腔体15和第二腔体17，所述的瞬态抑制电路安装在第二腔体17内，稳态滤波电路安装在第一腔体15内，屏蔽壳体上对应于第二腔体17的位置设置有连接器18，屏蔽壳体上对应于第一腔体15的位置设置有导线输出口19。
连接器18连接L-L＇通道和N-N＇通道的输入端L、N；所述的导线输出口19连接L-L＇通道和N-N＇通道的输出端L＇和N＇。
连接器18为滤波器输入端，导线输出口19为滤波器输出端，第二腔体17装配瞬态抑制电路，第一腔体15装配稳态滤波电路，将滤波器通过输入端连接器18和导线输出口19串接安装在设备或系统上，安装面导电连接可靠，实现滤波器输入、输出屏蔽隔离，实现对强电磁脉冲的抑制，同时满足滤波器高插入损耗的要求。
实施例3：
本实施例对瞬态抑制电路进行详细说明，本实施例中，瞬态抑制电路采用线与线间串联压敏电阻再与地之间串联陶瓷气体放电管的结构。
瞬态抑制电路的设计参考MIL-STD-125-2指标，线缆上峰值电流最大为1000A，上升阻抗为小于20ns，半高宽为500到550ns，结合上述指标，瞬态抑制器件的过流量至少为1000A。同时结合设备的额定电压，确定瞬态抑制器件的启动电压和箝位电压，一般取额定电压的1.8～2.0倍；因此根据常用瞬态抑制器件的特性，本实施例采用线与线间串联压敏电阻再与地之间串联陶瓷气体放电管的结构，完成瞬态滤波电路的设计。
瞬态抑制电路包括两个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管13，压敏电阻MOV11和压敏电阻MOV214串联接在L-L＇通道和N-N＇通道之间，压敏电阻MOV11和压敏电阻MOV214中间的连线连接陶瓷气体放电管13后接地线。
正常工作状态下，陶瓷气体放电管13起着一个开关的作用，近似于将压敏电阻与系统隔开，使压敏电阻中几乎无泄漏电流，有效减缓压敏电阻的老化衰退，同时压敏电阻的V1mA可以选的较低，比使用单只压敏电阻有更低的残压；电磁脉冲干扰来时，陶瓷气体放电管13导通后将瞬态干扰泄放到地上,实现对电磁脉冲的抑制，保护后级设备。
实施例4：
本实施例对稳态滤波电路进行详细说明，稳态滤波电路参数根据设备的屏效要求及信号的频率特征，保证信号完整通过的情况下，选择合适的滤波电路，完成稳态滤波器的涉及。其优点是实现了系统及设备的强电磁脉冲防护要求及宽频带滤波要求，它适用于系统及设备输入、输出线缆的强电磁脉冲防护及滤波。本实施例中，稳态滤波电路包括电感LA14和电感LA212组成的第一共模电感、电感LB16和电感LB210组成的第二共模电感，电感LA14和电感LB16串联连接在L-L＇通道上，电感LA212和电感LB210串联连接在N-N＇通道上，电感LA14的输入端、电感LB16的输入端、电感LA212的输出端和电感LB210输出端连接有差模电容，并且电感LA14的输出端、电感LB16的输出端、电感LA212的输出端和电感LB210输出端连接有共模电容。电感LA14的输入端和电感LB16的输入端之间还联接着碳膜电阻R2。
电感LA14的输入端和电感LB16的输入端连接差模电容Cx13，电感LA212的输出端和电感LB210输出端之间连接差模电容Cx28，所述的电感LA14的输出端、电感LB16的输出端、电感LA212的输出端和电感LB210输出端分别通过共模电容Cy15、共模电容Cy211、共模电容Cy37和共模电容Cy49连接接地线。
电感LA14、电感LA212、电感LB16、电感LB210及对地漏电流很小的共模电容Cy15、共模电容Cy211、共模电容Cy37和共模电容Cy49组成双极L型共模滤波电路；共模电感的漏感与差模电容Cx13、差模电容Cx28组成π型差模滤波电路，碳膜电阻R为泄放电阻。由于稳态滤波电路中共模电感的存在，在电磁脉冲整个频率范围内提供了较高的阻抗，延缓了电磁脉冲干扰的上升时间，使瞬态抑制电路能充分地响应，同时实现宽频带滤波的功能。
综上所述，本发明提供的这种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，瞬态抑制能力强，同时采用输入、输出端口屏蔽隔离结构，实现了系统及设备的强电磁脉冲防护要求及宽频带滤波要求，适用于系统及设备输入、输出线缆的强电磁脉冲防护及滤波。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，其特征在于：包括瞬态抑制电路、稳态滤波电路和屏蔽壳体，所述的瞬态抑制电路与稳态滤波电路之间采用串联连接方式，瞬态抑制电路输出端与稳态滤波电路的输入端连接，形成L-L＇通道和N-N＇通道，瞬态抑制电路与稳态滤波电路固定在屏蔽壳体内。
2.如权利要求1所述的适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，其特征在于：所述的屏蔽壳体为长方体壳体，屏蔽壳体内部由隔板（16）分为第一腔体（15）和第二腔体（17），所述的瞬态抑制电路安装在第二腔体（17）内，稳态滤波电路安装在第一腔体（15）内，屏蔽壳体上对应于第二腔体（17）的位置设置有连接器（18），屏蔽壳体上对应于第一腔体（15）的位置设置有导线输出口（19）。
3.如权利要求2所述的适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，其特征在于：所述的连接器（18）连接L-L＇通道和N-N＇通道的输入端L、N；所述的导线输出口（19）连接L-L＇通道和N-N＇通道的输出端L＇和N＇。
4.如权利要求1或2或3所述的适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，其特征在于：所述的瞬态抑制电路采用线与线间串联压敏电阻再与地之间串联陶瓷气体放电管的结构。
5.如权利要求4所述的适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，其特征在于：所述的瞬态抑制电路包括两个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管（13），压敏电阻MOV1（1）和压敏电阻MOV2（14）串联接在L-L＇通道和N-N＇通道之间，压敏电阻MOV1（1）和压敏电阻MOV2（14）中间的连线连接陶瓷气体放电管（13）后接地线。
6.如权利要求1或2或3所述的适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，其特征在于：所述的稳态滤波电路包括电感LA1（4）和电感LA2（12）组成的第一共模电感、电感LB1（6）和电感LB2（10）组成的第二共模电感，电感LA1（4）和电感LB1（6）串联连接在L-L＇通道上，电感LA2（12）和电感LB2（10）串联连接在N-N＇通道上，电感LA1（4）的输入端、电感LB1（6）的输入端、电感LA2（12）的输出端和电感LB2（10）输出端连接有差模电容，并且电感LA1（4）的输出端、电感LB1（6）的输出端、电感LA2（12）的输出端和电感LB2（10）输出端连接有共模电容。
7.如权利要求6所述的适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，其特征在于：所述的电感LA1（4）的输入端和电感LB1（6）的输入端连接差模电容Cx1（3），电感LA2（12）的输出端和电感LB2（10）输出端之间连接差模电容Cx2（8），所述的电感LA1（4）的输出端、电感LB1（6）的输出端、电感LA2（12）的输出端和电感LB2（10）输出端分别通过共模电容Cy1（5）、共模电容Cy2（11）、共模电容Cy3（7）和共模电容Cy4（9）连接接地线。
8.如权利要求6或7所述的适用于防护电磁脉冲干扰的滤波器，其特征在于：所述的电感LA1（4）的输入端和电感LB1（6）的输入端之间还联接着碳膜电阻R（2）。
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