CN108768160A - 电源emi滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电源EMI滤波器，包括具有容置腔的机壳、安装于所述容置腔中的电路板、四根引脚，各引脚的一端伸入容置腔中与电路板相连，各引脚的另一端经容置腔的底面伸出机壳，还包括用于抑制信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰的磁珠，各磁珠中开设有通孔，各引脚上分别套装有磁珠，各磁珠设于电路板与容置腔的底面之间。本发明通过在各引脚上套装磁珠，并将各磁珠设置在电路板与容置腔底面之间，从而在电流从引脚进入电路板时，会经过磁珠进行干扰抑制，而在电流从电路板输出到引脚时，同样会经过磁珠进行干扰抑制，从而使磁珠对信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰进行抑制，提高滤波效果。

Description

电源EMI滤波器

技术领域

本发明属于滤波器领域，更具体地说，是涉及一种电源EMI滤波器。

背景技术

目前开关电源系统中使用的滤波器件主要以电源EMI滤波器为主，但电源滤波器的滤波特性主要由内部的LC元件的频率特性决定，当在面对高频干扰信号及尖峰干扰信号时，其滤波效果并不明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电源EMI滤波器，以解决现有技术中存在的电源滤波器面对高频干扰信号及尖峰干扰信号时，滤波效果不明显的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种电源EMI滤波器，包括具有容置腔的机壳、安装于所述容置腔中的电路板、与所述电路板电性相连的四根引脚，各所述引脚的一端伸入所述容置腔中与所述电路板相连，各所述引脚的另一端经所述容置腔的底面伸出所述机壳，所述机壳的底部对应开设有供所述引脚伸出的开孔，所述电源EMI滤波器还包括用于抑制信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰的磁珠，各所述磁珠中开设有通孔，各所述引脚上分别套装有所述磁珠，各所述磁珠设于所述电路板与所述容置腔的底面之间。

进一步地，所述电路板上安装有共模电感和与所述共模电感配合进行滤波的电容，所述共模电感的四个引出端分别与四根所述引脚电性相连，所述电容贴装于所述电路板上。

进一步地，所述电容包括两个差模电容和四个共模电容。

进一步地，两个所述差模电容设于所述电路板的顶面，四个所述共模电容设于所述电路板的底面，所述共模电感设于所述电路板的顶面。

进一步地，两个所述差模电容分别设于所述共模电感的两侧。

进一步地，四个所述共模电容呈矩形阵列设于所述电路板的底面。

进一步地，所述共模电感包括铁氧体磁环和绕制于所述铁氧体磁环上的绕线，所述绕线为两股，两股所述绕线分别缠绕于所述铁氧体磁环的两侧。

进一步地，四根所述引脚包括两根输入引脚和两根输出引脚，一股所述绕线的两端分别与一根所述输入引脚和一根所述输出引脚电性相连，另一股所述绕线的两端分别与另一根所述输入引脚和另一根所述输出引脚电性相连。

进一步地，所述机壳的顶面开设有连通所述容置腔的敞口，所述敞口上盖设有盖板，所述盖板通过平行缝焊机与所述机壳焊接相连。

进一步地，所述容置腔中填充有灌封胶。

本发明提供的电源EMI滤波器的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在各引脚上套装磁珠，并将各磁珠设置在电路板与容置腔底面之间，从而在电流从引脚进入电路板时，会经过磁珠进行干扰抑制，而在电流从电路板输出到引脚时，同样会经过磁珠进行干扰抑制，从而使磁珠对信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰进行抑制，提高滤波效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的电源EMI滤波器的内部正视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的电源EMI滤波器的内部侧视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的电源EMI滤波器的内部俯视结构示意图；

图4为图3所示的电源EMI滤波器中电路板的俯视结构示意图；

图5为图3所示的电源EMI滤波器中电路板的仰视结构示意图；

图6为图3中电路板顶层信号层的结构示意图；

图7为图3中电路板顶层焊盘层的结构示意图；

图8为图3中电路板顶层助焊层的结构示意图；

图9为图3中电路板顶层丝印层的结构示意图；

图10为图3中电路板底层信号层的结构示意图；

图11为图3中电路板底层焊盘层的结构示意图；

图12为图3中电路板底层助焊层的结构示意图；

图13为图3中电路板底层丝印层的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的电源EMI滤波器在负载阻抗50Ω标准下的共模插入损耗测试曲线；

图15为本发明实施例提供的电源EMI滤波器在负载阻抗50Ω标准下的差模插入损耗测试曲线。

其中，图中各附图主要标记：

10-机壳；11-容置腔；12-开孔；13-档板；14-盖板；

21-引脚；211-输入引脚；212-输出引脚；22-磁珠；23-第一弹簧；24-导线；25-接地脚；

30-电路板；31-连接焊盘；311-第一过孔；32-接地焊盘；321-第二过孔；

41-共模电感；411-铁氧体磁环；412-绕线；413-隔条；42-电容；421-差模电容；422-共模电容；

50-灌封胶；51-第一胶体；52-第二胶体。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中术语：电磁干扰(Electromagnetic Interference简称EMI)，直译是电磁干扰。

请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的电源EMI滤波器进行说明。所述电源EMI滤波器，包括机壳10、电路板30、磁珠22和引脚21。机壳10中开设有容置腔11，机壳10的底部开设有连通容置腔11的开孔12；电路板30安装在容置腔11中。引脚21为四根，各引脚21的一端伸入容置腔11中并与电路板30电性相连，各引脚21的另一端经容置腔11的底面伸出机壳10，并且机壳10上开孔12的数量与引脚21是一一对应，则各引脚21的另一端从相应开孔12伸入机壳10，以方便连接使用。各磁珠22中开设有通孔，各引脚21上分别套装有磁珠22，磁珠22用于抑制信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰，并且各磁珠22设于电路板30与容置腔11的底面之间；从而电流从引脚21进入电路板30滤波前会经过磁珠22抑制高频噪声与尖峰干扰，并且电流从电路板30滤波后经引脚21输出前也会经过磁珠22抑制高频噪声与尖峰干扰，以更好的对信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰进行抑制滤波，提高滤波效果。另外，在磁珠22中开设通孔(图中未标出)，并将各磁珠22套在对应的引脚21上，安装固定方便，而设置多个磁珠22，可以提高对信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰进行抑制滤波的效果，同时该结构还可以减小体积，方便布局各磁珠22，同时提高电路板30上各电子器件的安装可靠性。

本发明提供的电源EMI滤波器，与现有技术相比，本发明通过在各引脚21上套装磁珠22，并将各磁珠22设置在电路板30与容置腔11底面之间，从而在电流从引脚21进入电路板30时，会经过磁珠22进行干扰抑制，而在电流从电路板30输出到引脚21时，同样会经过磁珠22进行干扰抑制，从而使磁珠22对信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰进行抑制，提高滤波效果。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，各磁珠22呈环形，减小棱角，以更好的对信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰进行抑制滤波。

进一步地，请参阅图1至图5，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，电路板30上安装有共模电感41和电容42，共模电感41的四个引出端分别与四根引脚21电性相连，电容42贴装于电路板30上，电容42与共模电感41配合形成电源滤波电路，以实现良好的滤波效果。而将电容42贴装在电路板30上，可以实现良好的电磁兼容特性。当然，在其它一些实施例中，也可以使用其他方式在电路板30上制作电源滤波电路。

进一步地，请参阅图1至图5，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，电容42包括两个差模电容421和四个共模电容422。该结构可以进一步提高EMI滤波效果。

进一步地，请参阅图1至图5，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，两个差模电容421设于电路板30的顶面，四个共模电容422设于电路板30的底面，共模电感41设于电路板30的顶面。该结构布局可以减小四个电容42及共模电感41占用的空间，进而可以减小电路板30的面积，从而可以将该电源EMI滤波器体积制作更小，并且可以减小两个差模电容421与四个共模电容422之间的相互影响，同时可以减小共模电感41与共模电容422之间的相互影响，减小电磁干扰，提高滤波效果。

进一步地，请参阅图1至图5，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，两个差模电容421分别设于共模电感41的两侧。该结构布局可以进一步减小占用空间体积，并将该电源EMI滤波器体积制作更小，同时还可以减小共模电感41与差模电容421之间的相互影响，减小电磁干扰，提高滤波效果。

进一步地，请参阅图1至图5，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，四个共模电容422呈矩形阵列设于电路板30的底面。该结构布局可以进一步减小占用面积，同时方便安装布局，减小电路板30的面积，进而可以将电源EMI滤波器体积制作更小。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，共模电感41包括铁氧体磁环411和绕制于铁氧体磁环411上的绕线412。使用铁氧体磁环411，可以提高电磁兼容性，提高滤波效果。

更进一步地，绕线412为两股，两股绕线412分别缠绕于铁氧体磁环411的两侧。使用两股绕线412，同时设置四根引脚21，两个差模电容421和四个共模电容422，可以形成双路滤波，提高兼容性。而使用两股绕线412共用铁氧体磁芯，更好的进行双路集成，可以减小占用体积。

进一步地，各绕线412为漆包线，以减小占用空间，同时降低成本。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，铁氧体磁环411中还安装有隔条413，两股绕线412分别位于隔条413的两侧，隔条413将两股绕线412分隔开，以减小两股绕线412之间的相互干扰，提高滤波效果。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，四根引脚21包括两根输入引脚211和两根输出引脚212，一股绕线412的两端分别与一根输入引脚211和一根输出引脚212电性相连，另一股绕线412的两端分别与另一根输入引脚211和另一根输出引脚212电性相连。该结构可以更好的实现双路滤波。更进一步地，四根引脚21分别设置在机壳10的四角对应位置，并且两根输入引脚211和两根输出引脚212分别设于机壳10长度方向的两侧，而与同一股绕线412相连的一个根输入引脚211和一根输出引脚212设于机壳10长度方向的同一端，以方便使用。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，电路板30上对应设有四个连接焊盘31，四个引脚21分别与四个连接焊盘31相连，以方便连接。

进一步地，共模电感41的四个引出端分别通过导线24与四个连接焊盘31焊接相连，以方便连接。

进一步地，电路板30上对应于连接焊盘31中开设有第一过孔311，各引脚21的一端穿过第一过孔311，并与连接焊盘31相连，以方便连接。

进一步地，各引脚21上套装有第一弹簧23，第一弹簧23位于电路板30的顶面，第一弹簧23的一端与相应引脚21焊接相连，第一弹簧23的另一端与对应连接焊盘31焊接相连。该结构第一弹簧23可以起到缓冲作用，提高抗冲击、抗振动性能。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，机壳10中还包括用于将电路板30上接地端与机壳10相连的接地脚25，接地脚25的一端支撑于容置腔11的底面，接地脚25的另一端与电路板30的接地端相连。

进一步地，电路板30上设有接地焊盘32，接地焊盘32与接地脚25相连。以方便连接。

再进一步地，电路板30上对应于接地焊盘32中开设有第二过孔321，接地脚25的另一端穿过第二过孔321，并与接地焊盘32相连，以方便连接，同时也可以起到支撑电路板30的作用。

进一步地，接地脚25上套装有第二弹簧(图中未示出)，第二弹簧位于电路板30的顶面，第二弹簧的一端与相应接地脚25相连，第二弹簧的另一端与对应接地焊盘32焊接相连。该结构第二弹簧可以起到缓冲作用，提高抗冲击、抗振动性能。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，机壳10的顶面开设有连通容置腔11的敞口(图中未标出)，敞口上盖设有盖板14，盖板14通过平行缝焊机与机壳10焊接相连。该结构可以通过盖板14来保护容置腔11中各器件，同时可以提高密封性。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，机壳10的底面四侧的中部凸出设有档板13，以便在安装使用时，可以起到良好的支撑作用。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，容置腔11中填充有灌封胶50。在容置腔11中填充灌封胶50，可以更好的将电路板30、机壳10、磁珠22及电路板30上各器件，如共模电感41、各电容42及引脚21固定成一体，以提高抗振动、抗冲击、密封及耐盐雾能力，强化产品的环境适应可靠性。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，灌封胶50包括设于容置腔11底面与电路板30之间的第一胶体51和设于电路板30顶面的第二胶体52。该结构更方便制作。如在加工制作时，向容置腔11底部注入第一胶体51，然后将电路板30安装在容置腔11中，使第一胶体51固化，而固定电路板30，该结构在组装时，可以更好的固定电路板30及各引脚21与磁珠22；当第一胶体51固化后，再填充第二胶体52，减小灌封时对电路板30及各器件的影响，更好的保证质量。

进一步地，灌封胶50可以采用5180A/B胶灌封，提高制作的电源EMI滤波器的抗振动、抗冲击能力。

进一步地，为保护电路板30上各器件在装配过程及产品使用过程免受外界机械应力导致各电容42开裂，在装配过程，可以先将四个磁珠22装入机壳10内部四条引脚21上，再将电路板30装配在磁珠22之上，利用磁珠22的支撑结构保护电路板30上电容42不与容置腔11的底面接触，避免各电容42受机械应力而导致失效。

进一步地，机壳10使用金属壳体，并使用平行缝焊式封装，金属壳体材质为10#钢，表面镀镍，并在各引脚21镀金，以提高密封、耐湿及耐盐雾等环境适应能力。

进一步地，请一并参阅图6至图13，作为本发明提供的电源EMI滤波器的一种具体实施方式，图6为电路板30顶层信号层的结构示意图，由图可知，电路板30顶层中包括位于该电路板30四角的四个顶层信号线331和位于中间的中间顶层信号线332。图7为电路板30顶层焊盘层的结构示意图，电路板30上设有用以形成连接两个差模电容421的四个顶层印刷焊盘341。图8为电路板30顶层助焊层的结构示意图，由图可知，电路板30顶层设置有四个用于方便连接差模电容421的顶层助焊盘351；三排顶层助焊点354，以方便固定线材或其它电子器件；电路板30顶层四角分别设有方便连接各引脚21的顶层角助焊盘352；电路板30顶层上还对应设有用于连接接地脚25的顶层接地助焊盘353。图9为电路板30顶层丝印层的结构示意图，从而在电路板30顶面形成顶层丝印线361，以进行提示作用，方便各器件的连接。

图10为电路板30底层信号层的结构示意图，由图可知，电路板30底层中包括位于该电路板30四角的四个底层信号线333和位于中间的中间底层信号线334。图11为电路板30底层焊盘层的结构示意图，电路板30上设有用以形成连接四个共模电容422的八个底层印刷焊盘342。图12为电路板30底层助焊层的结构示意图，由图可知，电路板30底层设置有八个用于方便连接四个共模电容422的底层助焊盘355；三排底层助焊点358，以方便固定线材或其它电子器件；电路板30底层四角分别设有方便连接各引脚21的底层角助焊盘356；电路板30底层上还对应设有用于连接接地脚25的底层接地助焊盘357。图9为电路板30底层丝印层的结构示意图，从而在电路板30顶面形成底层丝印线362，以进行提示作用，方便各器件的连接。

本发明制作的电源EMI滤波器，可以采用无源LC器件，并采用寄生参数小而且能在很高的频率提供良好电磁特性的电容42(即采用体积小、寄生参数小且具有高频电磁特性的电容42)，并表贴安装在电路板30上，以实现小型化与集成化，保证具有良好电磁兼容特性。

进一步地，本发明的电源EMI滤波器在负载阻抗50Ω标准下的共模插入损耗测试曲线如图14所示，差模插入损耗测试曲线如图15所示。图14中横坐标为频率(Hz)，纵坐标为分贝(dB)，线a表示插入损耗；图15中横坐标为频率(Hz)，纵坐标为分贝(dB)，线b表示插入损耗；从图14和图15可知，本发明的电源EMI滤波器具有良好的高频滤波性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.电源EMI滤波器，包括具有容置腔的机壳、安装于所述容置腔中的电路板、与所述电路板电性相连的四根引脚，各所述引脚的一端伸入所述容置腔中与所述电路板相连，各所述引脚的另一端经所述容置腔的底面伸出所述机壳，所述机壳的底部对应开设有供所述引脚伸出的开孔，其特征在于：所述电源EMI滤波器还包括用于抑制信号线或电源线上的高频噪声与尖峰干扰的磁珠，各所述磁珠中开设有通孔，各所述引脚上分别套装有所述磁珠，各所述磁珠设于所述电路板与所述容置腔的底面之间。

2.如权利要求1所述的电源EMI滤波器，其特征在于：所述电路板上安装有共模电感和与所述共模电感配合进行滤波的电容，所述共模电感的四个引出端分别与四根所述引脚电性相连，所述电容贴装于所述电路板上。

3.如权利要求2所述的电源EMI滤波器，其特征在于：所述电容包括两个差模电容和四个共模电容。

4.如权利要求3所述的电源EMI滤波器，其特征在于：两个所述差模电容设于所述电路板的顶面，四个所述共模电容设于所述电路板的底面，所述共模电感设于所述电路板的顶面。

5.如权利要求4所述的电源EMI滤波器，其特征在于：两个所述差模电容分别设于所述共模电感的两侧。

6.如权利要求4所述的电源EMI滤波器，其特征在于：四个所述共模电容呈矩形阵列设于所述电路板的底面。

7.如权利要求2所述的电源EMI滤波器，其特征在于：所述共模电感包括铁氧体磁环和绕制于所述铁氧体磁环上的绕线，所述绕线为两股，两股所述绕线分别缠绕于所述铁氧体磁环的两侧。

8.如权利要求7所述的电源EMI滤波器，其特征在于：四根所述引脚包括两根输入引脚和两根输出引脚，一股所述绕线的两端分别与一根所述输入引脚和一根所述输出引脚电性相连，另一股所述绕线的两端分别与另一根所述输入引脚和另一根所述输出引脚电性相连。

9.如权利要求1-8任一项所述的电源EMI滤波器，其特征在于：所述机壳的顶面开设有连通所述容置腔的敞口，所述敞口上盖设有盖板，所述盖板通过平行缝焊机与所述机壳焊接相连。

10.如权利要求1-8任一项所述的电源EMI滤波器，其特征在于：所述容置腔中填充有灌封胶。