CN107276377A - 一种电源滤波器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源滤波器装置。具体包括：PCB板、输入端高频滤波电路、一级差模滤波电路、一级共模滤波电路、二级共模滤波电路、二级差模滤波电路和输出端高频滤波电路，所述输入端高频滤波电路、所述一级差模滤波电路、所述一级共模滤波电路、所述二级共模滤波电路、所述二级差模滤波电路和所述输出端高频滤波电路均焊接在所述PCB板上，所述电源滤波器装置串联在电源线中，有效的抑制了包含计算机屏幕信息沿电源线的传导，提高了信息的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及信息安全技术领域，特别涉及一种电源滤波器装置。
背景技术
计算机及其网络系统是各种电子设备中关键和重要的组成部分。计算机系统的信息攻击和信息截取是计算机系统泄密的重要途径。TEMPEST(Transient ElectromagneticPulse Emanation Surveillance Technology)技术是美国国家安全局和国防部联合进行研究与开发的一个极其重要的项目。其研究内容主要有：信息处理设备的电磁泄漏机理、信息辐射泄漏的防护技术、有用信息的提取技术、测试技术和标准。
TEMPEST技术的主要目的是减少计算机中信息的外泄。抑制信息泄漏的途径一是电子隐蔽技术，二是物理抑制技术。电子隐蔽技术主要包括用干扰、跳频等技术来掩盖全部计算机的工作状态和保护信息；物理抑制技术则是通过屏蔽或从线路及设备入手，抑制一切有用信息的外泄。
计算机中的TEMPEST技术主要采用的技术措施包括：(1)利用噪声干扰源，一种方法是将一台能产生噪音的干扰器放在计算机设备旁边，干扰器产生的噪声与计算机设备产生的信息辐射一起向外泄漏，使计算机设备产生的有用信息泄漏不易被接收复现；(2)采用屏蔽技术，屏蔽是TEMPEST技术中的一项基本措施，其目的是：限制内部辐射的电磁信息外泄；防止外来的射频干扰进入计算机系统；(3)“红”“黑”隔离，“红”，是指有信息泄漏的危险；“黑”，则表示安全。“红”色，指红区、红线。红区，是指处理未加密的信息区域；红线，指未加密的机密信息的传输线。不含未加密的有用信息的区域和传输线路称为黑区和黑线。将“红”与“黑”隔离开，防止其耦合是TEMPEST技术的重要内容；(4)滤波技术，滤波是TEMPEST技术中的一项十分重要的内容。滤波器能非常有效地减少和抑制电磁泄漏。它主要包括在信号传输线、公共地线及电源线上加滤波器；(5)布线与元器件选择印制板和整机的元器件布局和线路排列很重要，应采取必要的隔离措施，使载有不同电流的导线远离，以减少各导线之间的有害耦合。
但是设计和选用电源线滤波器的一个主要问题，构造经济合理的电路结构，并使其在传导干扰频率范围(CISPR17标准规定为150kHz～30MHz)内能够提供较高的插入损耗，使电源线中的信号得到最大的衰减，即现有滤波器的插入损耗都是针对150kHz～30MHz范围内进行设计的，而计算机的屏幕信息的辐射泄露主要分布在30MHz～400MHz，对此频率范围，现有滤波器无法衰减计算机沿电源线传导的屏幕信息，造成泄密。
因此研制一种能够抑制计算机屏幕信息沿电源线传导的装置刻不容缓。
发明内容
本发明的目的是，为了有效的抑制计算机屏幕信息沿电源线传导，提供一种电源滤波器装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种电源滤波器装置，所述电源滤波器装置串联在电源线中，所述装置包括：PCB板、输入端高频滤波电路、一级差模滤波电路、一级共模滤波电路、二级共模滤波电路、二级差模滤波电路和输出端高频滤波电路，所述输入端高频滤波电路、所述一级差模滤波电路、所述一级共模滤波电路、所述二级共模滤波电路、所述二级差模滤波电路和所述输出端高频滤波电路均焊接在所述 PCB板上；
所述输入端高频滤波电路的输出端与所述一级差模滤波电路的输入端连接，所述一级差模滤波电路的输出端与所述一级共模滤波电路的输入端连接，所述一级共模滤波电路的输出端与所述二级共模滤波电路的输入端连接，所述二级共模滤波电路的输出端与所述输出端高频滤波电路的输入端连接，所述二级差模滤波电路跨接于所述二级共模滤波电路的输出端；所述输入端高频滤波电路的输入端为所述电源滤波器装置的输入端，所述输出端高频滤波电路的输出端为所述电源滤波器装置的输出端。
可选的，所述输入端高频滤波电路包括第一差模电感、第一高频磁珠、第二差模电感和第二高频磁珠，所述第一差模电感的一端与所述第一高频磁珠的一端连接，所述第二差模电感的一端与所述第二高频磁珠的一端连接，所述第一差模电感和第二差模电感的另一端为所述输入端高频滤波电路的两个输入端，所述第一高频磁珠和所述第二高频磁珠的另一端为所述输入端高频滤波电路的两个输出端，或所述第一差模电感和第二差模电感的另一端为所述输入端高频滤波电路的两个输出端，所述第一高频磁珠和所述第二高频磁珠的另一端为所述输入端高频滤波电路的两个输入端。
可选的，所述一级差模滤波电路包括第三差模电感、第四差模电感和第一差模电容，所述第三差模电感和所述第四差模电感的一端为所述一级差模滤波电路的两个输入端，所述第三差模电感和所述第四差模电感的另一端为所述一级差模滤波电路的两个输出端，所述第一差模电容两端分别与所述一级差模滤波电路的两个输入端连接；所述一级差模滤波电路的两个输入端分别与所述输入端高频滤波电路的两个输出端连接。
可选的，所述一级共模滤波电路包括第一共模电容、第二共模电容和第一共模电感，所述第一共模电感包括第一电感和第二电感，所述第一电感和所第二述电感的一端为所述一级共模滤波电路的两个输入端，所述第一电感和所述第二电感的另一端为所述一级共模滤波电路的两个输出端，所述第一共模电容的一端与所述第二共模电容的一端相连接并接地，所述第一共模电容的另一端和所述第二共模电容的另一端分别与所述一级共模滤波电路的两个输入端连接；所述一级共模滤波电路的两个输入端分别与所述一级差模滤波电路的两个输出端连接。
可选的，所述二级共模滤波电路包括第三共模电容、第四共模电容和第二共模电感，所述第二共模电感包括第三电感和第四电感，所述第三电感和所第四述电感的一端，为所述二级共模滤波电路的两个输入端，所述第三电感和所述第四电感的另一端，为所述一级共模滤波电路的两个输出端，所述第三共模电容的一端与所述第四共模电容的一端相连接并接地，所述第三共模电容的另一端和所述第四共模电容的另一端分别与所述二级共模滤波电路的两个输入端连接；所述二级共模滤波电路的两个输入端分别与所述一级共模滤波电路的两个输出端连接。
可选的，所述二级差模滤波电路包括第二差模电容，所述第二差模电容的两端分别与所述二级共模滤波电路的两个输出端连接。
可选的，所述输出端高频滤波电路包括第五差模电感、第三高频磁珠、第六差模电感和第四高频磁珠，所述第五差模电感的一端与所述第三高频磁珠的一端连接，所述第六差模电感的一端与所述第四高频磁珠的一端连接，所述第五差模电感和第六差模电感的另一端为所述输出端高频滤波电路的两个输入端，所述第三高频磁珠和所述第四高频磁珠的另一端为所述输出端高频滤波电路的两个输出端，或所述第五差模电感和第六差模电感的另一端为所述输出端高频滤波电路的两个输出端，所述第三高频磁珠和所述第四高频磁珠的另一端为所述输出端高频滤波电路的两个输入端；所述输出端高频滤波电路的两个输入端分别与所述二级共模电路的两个输出端连接。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
发明公开了一种电源滤波器装置，通过输入端高频滤波电路和输出端高频滤波电路滤除高频干扰和尖峰干扰，并吸收静电放电脉冲的干扰，实现 150kHz-400MHz的宽频带内的信号的衰减，即实现了包括计算机屏幕信息在内的信息的抑制，提高信号传输的安全性；通过两极差模滤波器和两极共模滤波器使衰减达到40dB以上，采用PCB板代替传统的导线搭接电路及输入输出端口的方式，保证大频率范围内的阻抗的完全匹配，保证了滤波器的良好的滤波性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种电源滤波器装置的的电路结构示意图；
图2为本发明提供的一种电源滤波器装置的第一个实施方式的电路图；
图3为本发明提供的一种电源滤波器装置的第二个实施方式的电路图；
图4为本发明提供的一种电源滤波器装置的第三个实施方式的电路图；
图5为本发明提供的一种电源滤波器装置的第四个实施方式的电路图。
其中，L1为第一差模电感，L2为第二差模电感，L3为第三差模电感， L4为第四差模电感，L5为第一共模电感，L6为第二共模电感，L7为第五差模电感，L8第六差模电感，FB1为第一高频磁珠，FB2为第二高频磁珠，FB3 为第三高频磁珠，FB4为第四高频磁珠，C1为第一差模电容，C2为第一共模电容，C3为第二共模电容，C4为第三共模电容，C5为第四共模电容，C6为第二差模电容。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种电源滤波器装置，能够有效的抑制计算机屏幕信息沿电源线传导。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种电源滤波器装置，所述电源滤波器装置串联在电源线中，所述装置包括：PCB板、输入端高频滤波电路1、一级差模滤波电路2、一级共模滤波电路3、二级共模滤波电路4、二级差模滤波电路5和输出端高频滤波电路6，所述输入端高频滤波电路1、所述一级差模滤波电路2、所述一级共模滤波电路3、所述二级共模滤波电路4、所述二级差模滤波电路5和所述输出端高频滤波电路6均焊接在所述PCB板上；
具体的，所述的PCB板，上表面有相应焊盘，将元器件焊接在上面，代替传统的导线，并在输入输出端突出，上面焊接铜线，代替输入输出端口，保证了阻抗的一致性，使所述电源滤波器装置在宽频带范围内，具有良好的滤波性能，下表面则完全与地连接，使滤波器在工作中电磁场主要分布在上面的焊盘与地之间，形成良好的匹配，保证在大频率范围内，呈现出良好的滤波特性。
所述输入端高频滤波电路1的输出端与所述一级差模滤波电路2的输入端连接，所述一级差模滤波电路2的输出端与所述一级共模滤波电路3的输入端连接，所述一级共模滤波电路3的输出端与所述二级共模滤波电路4的输入端连接，所述二级共模滤波电路4的输出端与所述输出端高频滤波电路6的输入端连接，所述二级差模滤波电路5跨接于所述二级共模滤波电路4的输出端；所述输入端高频滤波电路1的输入端为所述电源滤波器装置的输入端，所述输出端高频滤波电路6的输出端为所述电源滤波器装置的输出端。
如图2所示，作为第一种实时方式，可选的，所述输入端高频滤波电路1 包括第一差模电感L1、第一高频磁珠FB1、第二差模电感L2和第二高频磁珠 FB2，所述第一差模电感L1的一端与所述第一高频磁珠FB1的一端连接，所述第二差模电感L2的一端与所述第二高频磁珠FB2的一端连接，所述第一差模电感L1和第二差模电感L2的另一端为所述输入端高频滤波电路1的两个输入端，所述第一高频磁珠FB1和所述第二高频磁珠FB2的另一端为所述输入端高频滤波电路1的两个输出端。
可选的，所述一级差模滤波电路2包括第三差模电感L3、第四差模电感 L4和第一差模电容C1，所述第三差模电感L3和所述第四差模电感L4的一端，为所述一级差模滤波电路2的两个输入端，所述第三差模电感L3和所述第四差模电感L4的另一端为所述一级差模滤波电路2的两个输出端，所述第一差模电容C1两端分别与所述一级差模滤波电路2的两个输入端连接；所述一级差模滤波电路2的两个输入端分别与所述输入端高频滤波电路1的两个输出端连接。
可选的，所述一级共模滤波电路3包括第一共模电容C2、第二共模电容 C3和第一共模电感L5，所述第一共模电感L5包括第一电感和第二电感，所述第一电感和所第二述电感的一端为所述一级共模滤波电路3的两个输入端，所述第一电感和所述第二电感的另一端为所述一级共模滤波电路3的两个输出端，所述第一共模电容C2的一端与所述第二共模电容C3的一端相连接并接地，所述第一共模电容C2的另一端和所述第二共模电容C3的另一端分别与所述一级共模滤波电路3的两个输入端连接；所述一级共模滤波电路3的两个输入端分别与所述一级差模滤波电路2的两个输出端连接。
可选的，所述二级共模滤波电路4包括第三共模电容C4、第四共模电容 C5和第二共模电感L6，所述第二共模电感L6包括第三电感和第四电感，所述第三电感和所第四述电感的一端为所述二级共模滤波电路4的两个输入端，所述第三电感和所述第四电感的另一端为所述一级共模滤波电路4的两个输出端，所述第三共模电容C4的一端与所述第四共模电容C5的一端相连接并接地，所述第三共模电容C4的另一端和所述第四共模电容C5的另一端分别与所述二级共模滤波电路4的两个输入端连接；所述二级共模滤波电路4的两个输入端分别与所述一级共模滤波电路3的两个输出端连接。
可选的，所述二级差模滤波电路5包括第二差模电容C6，所述第二差模电容C6的两端分别与所述二级共模滤波电路4的两个输出端连接。
可选的，所述输出端高频滤波电路6包括第五差模电感L7、第三高频磁珠FB3、第六差模电感L8和第四高频磁珠FB4，所述第五差模电感L7的一端与所述第三高频磁珠FB3的一端连接，所述第六差模电感L8的一端与所述第四高频磁珠FB4的一端连接，所述第五差模电感L7和第六差模电感L8的另一端为所述输出端高频滤波电路6的两个输入端，所述第三高频磁珠FB3和所述第四高频磁珠FB4的另一端为所述输出端高频滤波电路6的两个输出端，所述输出端高频滤波电路的两个输入端分别与所述二级共模电路的两个输出端连接。
具体的，所述第一高频磁珠FB1、所述第三高频磁珠FB3串联在火线上，用于吸收火线上的共模高频噪声；所述第一差模电感L1、所述第三差模电感 L3和所述第五差模电感L7串联在火线上，用于衰减火线上的高频信号；
所述第二高频磁珠FB2、所述第四高频磁珠FB4串联在零线上，用于吸收火线上的共模高频噪声；所述第二差模电感L2、所述第四差模电感L4和所述第六差模电感L8串联在零线上，用于衰减零线上的高频信号。
所述第一差模电容C1和所述第二差模电容C6并联在火线和零线之间，用于实现差模滤波。
第一共模电感L5中的第一电感和第二共模电感L5中的第三电感串联在火线上并分别与第一共模电容C2和第三共模电容C4组成两个低通滤波器，用于虑除火线上的高频信号；所述第一共模电感L5中的第二电感和所述第二共模电感L5中的第四电感串联在零线上并分别与所述第二共模电容C3和所述第四共模电容C5组成两个低通滤波器，用于虑除零线上的高频信号。
如图3所示作为第二种实施方式，所述输入端高频滤波电路1中，所述第一差模电感L1和第二差模电感L2的另一端为所述输入端高频滤波电路1的两个输出端，所述第一高频磁珠FB1和所述第二高频磁珠FB2的另一端为所述输入端高频滤波电路1的两个输入端；所述输出端高频滤波电路6中，所述第五差模电感L7和第六差模电感L8的另一端为所述输出端高频滤波电路6 的两个输入端，所述第三高频磁珠FB3和所述第四高频磁珠FB4的另一端为所述输出端高频滤波电路6的两个输出端，第二种实施方式中的其它结构组成及电路的连接方式与第一种实施方式中的相同。
如图4所示作为第三种实施方式，所述输入端高频滤波电路1中，所述第一差模电感L1和第二差模电感L2的另一端为所述输入端高频滤波电路1的两个输出端，所述第一高频磁珠FB1和所述第二高频磁珠FB2的另一端为所述输入端高频滤波电路1的两个输入端；所述输出端高频滤波电路6中，所述第五差模电感L7和第六差模电感L8的另一端为所述输出端高频滤波电路6 的两个输出端，所述第三高频磁珠FB3和所述第四高频磁珠FB4的另一端为所述输出端高频滤波电路6的两个输入端，第三种实施方式中的其它结构组成及电路的连接方式与第一种实施方式中的相同。
如图5所示作为第四种实施方式，所述输入端高频滤波电路1中，所述第一差模电感L1和第二差模电感L2的另一端为所述输入端高频滤波电路1的两个输入端，所述第一高频磁珠FB1和所述第二高频磁珠FB2的另一端为所述输入端高频滤波电路1的两个输出端；所述输出端高频滤波电路6中，所述第五差模电感L7和第六差模电感L8的另一端为所述输出端高频滤波电路6 的两个输出端，所述第三高频磁珠FB3和所述第四高频磁珠FB4的另一端为所述输出端高频滤波电路6的两个输入端，第四种实施方式中的其它结构组成及电路的连接方式与第一种实施方式中的相同。
具体的，应用所述电源滤波装置进行滤波的工作过程包括：
电源线的火线和零线分别通过所述电源滤波装置的两个输入端接入，经滤波后，由所述电源滤波装置的两个输出端接出；
对于共模输入信号，首先信号中的高频分量经过第一差模电感L1、第二差模电感L2、第一高频磁珠FB1、第二高频磁珠FB2、进行低通滤波；然后信号进入第1共模电感，高频分量被进一步衰减，并采用两级共模低通滤波器串联，实现了在较低频段上，可以达到较大的共模衰减，保证良好的滤波效果。
对于差模输入信号，首先经过第一差模电感L1、第2差模电感L2、第一高频磁珠FB1和第一高频磁珠FB2吸收高频分量，然后经过第一差模电容C1 进行低通滤波，然后经过高磁导率的第三差模电感L3和第四差模电感L4，进一步衰减高频分量，然后再经过第二差模电容C6，实现在较低频段上，得到较大的差模衰减。
发明公开了一种电源滤波器装置，通过输入端高频滤波电路和输出端高频滤波电路滤除高频干扰和尖峰干扰，并吸收静电放电脉冲的干扰，实现 150kHz-400MHz的宽频带内的信号的衰减，即实现了包括计算机屏幕信息在内的信息的抑制，提高信号传输的安全性；通过两极差模滤波器和两极共模滤波器使衰减达到40dB以上，采用PCB板代替传统的导线搭接电路及输入输出端子的方式，保证大频率范围内的阻抗的完全匹配，保证了滤波器的良好的滤波性能。
本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种电源滤波器装置，其特征在于，所述电源滤波器装置串联在电源线中，所述装置包括：PCB板、输入端高频滤波电路、一级差模滤波电路、一级共模滤波电路、二级共模滤波电路、二级差模滤波电路和输出端高频滤波电路，所述输入端高频滤波电路、所述一级差模滤波电路、所述一级共模滤波电路、所述二级共模滤波电路、所述二级差模滤波电路和所述输出端高频滤波电路均焊接在所述PCB板上；
所述输入端高频滤波电路的输出端与所述一级差模滤波电路的输入端连接，所述一级差模滤波电路的输出端与所述一级共模滤波电路的输入端连接，所述一级共模滤波电路的输出端与所述二级共模滤波电路的输入端连接，所述二级共模滤波电路的输出端与所述输出端高频滤波电路的输入端连接，所述二级差模滤波电路跨接于所述二级共模滤波电路的输出端；所述输入端高频滤波电路的输入端为所述电源滤波器装置的输入端，所述输出端高频滤波电路的输出端为所述电源滤波器装置的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种电源滤波器装置，其特征在于，所述输入端高频滤波电路包括第一差模电感、第一高频磁珠、第二差模电感和第二高频磁珠，所述第一差模电感的一端与所述第一高频磁珠的一端连接，所述第二差模电感的一端与所述第二高频磁珠的一端连接，所述第一差模电感和第二差模电感的另一端为所述输入端高频滤波电路的两个输入端，所述第一高频磁珠和所述第二高频磁珠的另一端为所述输入端高频滤波电路的两个输出端，或所述第一差模电感和第二差模电感的另一端为所述输入端高频滤波电路的两个输出端，所述第一高频磁珠和所述第二高频磁珠的另一端为所述输入端高频滤波电路的两个输入端。
3.根据权利要求2所述的一种电源滤波器装置，其特征在于，所述一级差模滤波电路包括第三差模电感、第四差模电感和第一差模电容，所述第三差模电感和所述第四差模电感的一端为所述一级差模滤波电路的两个输入端，所述第三差模电感和所述第四差模电感的另一端为所述一级差模滤波电路的两个输出端，所述第一差模电容两端分别与所述一级差模滤波电路的两个输入端连接；所述一级差模滤波电路的两个输入端分别与所述输入端高频滤波电路的两个输出端连接。
4.根据权利要求3所述的一种电源滤波器装置，其特征在于，所述一级共模滤波电路包括第一共模电容、第二共模电容和第一共模电感，所述第一共模电感包括第一电感和第二电感，所述第一电感和所第二述电感的一端为所述一级共模滤波电路的两个输入端，所述第一电感和所述第二电感的另一端为所述一级共模滤波电路的两个输出端，所述第一共模电容的一端与所述第二共模电容的一端相连接并接地，所述第一共模电容的另一端和所述第二共模电容的另一端分别与所述一级共模滤波电路的两个输入端连接；所述一级共模滤波电路的两个输入端分别与所述一级差模滤波电路的两个输出端连接。
5.根据权利要求4所述的一种电源滤波器装置，其特征在于，所述二级共模滤波电路包括第三共模电容、第四共模电容和第二共模电感，所述第二共模电感包括第三电感和第四电感，所述第三电感和所第四述电感的一端，为所述二级共模滤波电路的两个输入端，所述第三电感和所述第四电感的另一端，为所述一级共模滤波电路的两个输出端，所述第三共模电容的一端与所述第四共模电容的一端相连接并接地，所述第三共模电容的另一端和所述第四共模电容的另一端分别与所述二级共模滤波电路的两个输入端连接；所述二级共模滤波电路的两个输入端分别与所述一级共模滤波电路的两个输出端连接。
6.根据权利要求5所述的一种电源滤波器装置，其特征在于，所述二级差模滤波电路包括第二差模电容，所述第二差模电容的两端分别与所述二级共模滤波电路的两个输出端连接。
7.根据权利要求5所述的一种电源滤波器装置，其特征在于，所述输出端高频滤波电路包括第五差模电感、第三高频磁珠、第六差模电感和第四高频磁珠，所述第五差模电感的一端与所述第三高频磁珠的一端连接，所述第六差模电感的一端与所述第四高频磁珠的一端连接，所述第五差模电感和第六差模电感的另一端为所述输出端高频滤波电路的两个输入端，所述第三高频磁珠和所述第四高频磁珠的另一端为所述输出端高频滤波电路的两个输出端，或所述第五差模电感和第六差模电感的另一端为所述输出端高频滤波电路的两个输出端，所述第三高频磁珠和所述第四高频磁珠的另一端为所述输出端高频滤波电路的两个输入端；所述输出端高频滤波电路的两个输入端分别与所述二级共模电路的两个输出端连接。
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