CN108919932B - 一种大功率电源的电磁兼容处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率电源的电磁兼容处理技术,包括电源，所述电源包括机架、接口和内部结构组成；所述接口包括通讯接口、输出调节端口、输入接口、接地端子、风机和输出接口；本发明在电源的电磁兼容设计和整改过程中，可以通过机箱外壳屏蔽技术、电磁屏蔽隔舱设计和内部组件走线布局、电路板级设计和系统接地设计等方法，对电源的电磁兼容性能进行预设计和性能优化改进，使得大功率电源设备具有良好的抗干扰性能，同时也降低了电源作为骚扰源的对外干扰能力，以满足相应的行业标准要求。

Description

一种大功率电源的电磁兼容处理装置
技术领域
本发明属于大功率电源领域，涉及一种电磁兼容处理技术，具体是一种大功率电源的电磁兼容处理装置。
背景技术
随着开关电源技术的发展，其供电品质和可靠性是保证系统正常可靠安全运行的基础。以往对于电源的需求点主要关注在电源的电气指标和安全特性，而电源的电磁兼容特性很容易被忽略。
从电磁兼容的角度来看，电源既是骚扰源，发射电磁波对用电设备产生干扰，也是敏感设备，易受到用电设备的干扰。在具有高压、大电流、高工作频率的系统中，若设备其抗干扰能力不强，系统将不能正常工作或者直接损坏，甚至会产生误动作。因此，电源的电磁兼容特性十分重要。
当前需要一种大功率电源电磁兼容处理的技术，可应用于电源的电磁兼容预设计和性能优化整改环节，该技术既可以保证电源电磁兼容特性能够满足相关的行业标准，同时还兼顾了电源的热设计和工艺性设计。为解决上述缺陷，现提供一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大功率电源的电磁兼容处理装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种大功率电源的电磁兼容处理装置,包括电源，所述电源包括机架、接口和内部结构组成；
所述接口包括通讯接口、输出调节端口、输入接口、接地端子、风机和输出接口；
所述内部结构包括设置在电源内部的若干内部滤波装置，所述内部滤波装置一旁还固接有风机电磁屏蔽隔舱，所述风机电磁屏蔽隔舱上还设有两个对称的风机供电馈通滤波器，所述内部滤波装置前侧还设有第一内部功率变换单元，所述第一内部功率变换单元前侧还设有输出接口电磁屏蔽隔舱，所述输出接口电磁屏蔽隔舱一端还固接有输出隔舱馈通滤波器，所述输出接口电磁屏蔽隔舱上还设有输出调节馈通滤波器；
所述内部滤波装置后侧还设有第二内部功率变换单元，所述第二内部功率变换单元后侧还设有输入接口电磁屏蔽隔舱，所述输入接口电磁屏蔽隔舱上还设有通讯接口馈通滤波器，所述通讯接口馈通滤波器一端还固接有输入隔舱馈通滤波器，所述输入隔舱馈通滤波器一侧还设有控制板。
进一步地，所述输入接口、输出接口和通讯接口均采用具有电磁屏蔽作用的航空插头连接器。
进一步地，所述机架包括机箱盖板，所述机箱盖板下方设有箱体，所述机箱盖板接缝处设有条形槽，所述条形槽内增加有导电橡胶条，所述机箱盖板和箱体之间通过螺钉固定。
进一步地，所述输入接口与输入接口电磁屏蔽隔舱相互连接，所述输出接口与输出接口电磁屏蔽隔舱相互连接；所述输入接口电磁屏蔽隔舱和输出接口电磁屏蔽隔舱均利用航空插头连接器与外部连接；所述输入接口电磁屏蔽隔舱和输出接口电磁屏蔽隔舱内部还均放置有EMI滤波电路；
所述输入接口电磁屏蔽隔舱通过输入隔舱馈通滤波器分别与第一内部功率变换单元和第二内部功率变换单元连接，所述输出接口电磁屏蔽隔舱通过输出隔舱馈通滤波器与内部滤波装置连接；
电源功率输入线和输出线，采用双绞方式走线，并且输入线和输出线分开走线。
进一步地，还包括散热风机控制线回路，所述散热风机控制线回路将散热风机安装在风机电磁屏蔽隔舱内部，并通过风机供电馈通滤波器实现与内部供电电源的连接，内部连接线在走线时采用双绞线，并且与主功率线和通讯线分开走线；
进一步地，所述控制板分别与第一内部功率变换单元、第二内部功率变换单元、通讯接口馈通滤波器、风机供电馈通滤波器和输出调节馈通滤波器相连；
板级连接器的端口增加高频去耦电容，以滤除高频时钟频率及其谐波；
所述机箱采用了高导电率的铝板，作为电源的系统地；所述机箱通过接地端子单点接地。
本发明的有益效果：本发明在电源的电磁兼容设计和整改过程中，可以通过机箱外壳屏蔽技术、电磁屏蔽隔舱设计和内部组件走线布局、电路板级设计和系统接地设计等方法，对电源的电磁兼容性能进行预设计和性能优化改进，使得大功率电源设备具有良好的抗干扰性能，同时也降低了电源作为骚扰源的对外干扰能力，以满足相应的行业标准要求。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明机箱盖板和箱体之间配合结构示意图；
图2为本发明电源接口部分结构示意图；
图3为本发明电源内部结构示意图。
具体实施方式
如图1-3所示，一种大功率电源的电磁兼容处理装置,包括电源，所述电源包括机架、接口和内部结构组成；
所述接口包括通讯接口4、输出调节端口5、输入接口6、接地端子7、风机8和输出接口9；
所述内部结构包括设置在电源内部的若干内部滤波装置20，所述内部滤波装置20一旁还固接有风机电磁屏蔽隔舱14，所述风机电磁屏蔽隔舱14上还设有两个对称的风机供电馈通滤波器13，所述内部滤波装置20前侧还设有第一内部功率变换单元19，所述第一内部功率变换单元19前侧还设有输出接口电磁屏蔽隔舱10，所述输出接口电磁屏蔽隔舱10一端还固接有输出隔舱馈通滤波器11，所述输出接口电磁屏蔽隔舱10上还设有输出调节馈通滤波器12；
所述内部滤波装置20后侧还设有第二内部功率变换单元1901，所述第二内部功率变换单元1901后侧还设有输入接口电磁屏蔽隔舱16，所述输入接口电磁屏蔽隔舱16上还设有通讯接口馈通滤波器15，
所述输入接口电磁屏蔽隔舱16一端还固接有输入隔舱馈通滤波器17，所述输入隔舱馈通滤波器17一侧还设有控制板18。
进一步地，所述输入接口6、输出接口9和通讯接口4均采用具有电磁屏蔽作用的航空插头连接器。
进一步地，所述机架包括机箱盖板1，所述机箱盖板1下方设有箱体21，所述机箱盖板1接缝处设有条形槽，所述条形槽内增加有导电橡胶条2，所述机箱盖板1和箱体之间通过螺钉3固定。
进一步地，所述输入接口6与输入接口电磁屏蔽隔舱16相互连接，所述输出接口9与输出接口电磁屏蔽隔舱10相互连接；所述输入接口电磁屏蔽隔舱16和输出接口电磁屏蔽隔舱10均利用航空插头连接器与外部连接；所述输入接口电磁屏蔽隔舱16和输出接口电磁屏蔽隔舱10内部还均放置有EMI滤波电路；
所述输入接口电磁屏蔽隔舱16通过输入隔舱馈通滤波器17分别与第一内部功率变换单元19和第二内部功率变换单元1901连接，所述第一内部功率变换单元19和第二内部功率变换单元1901与内部滤波装置20连接，所述内部滤波装置20通过输出隔舱馈通滤波器11与输出接口电磁屏蔽隔舱10连接；
电源功率输入线和输出线，采用双绞方式在电源箱内部走线，并且输入线和输出线分开走线。
进一步地，还包括散热风机控制线回路，所述散热风机控制线回路将散热风机安装在风机电磁屏蔽隔舱14内部，并通过风机供电馈通滤波器13实现与内部供电电源的连接，内部连接线在走线时采用双绞线，并且与主功率线和通讯线分开走线；
板级连接器的端口增加高频去耦电容，以滤除高频时钟频率及其谐波；
所述机箱采用了高导电率的铝板，作为电源的系统地；所述机箱通过接地端子7单点接地。
进一步地，所述控制板18分别与第一内部功率变换单元19、第二内部功率变换单元1901、通讯接口馈通滤波器15、风机供电馈通滤波器13和输出调节馈通滤波器12相连。
结合图1-3所示内容，具体说明本发明中的电磁兼容处理装置；
如图1所示，是本发明的电源机箱盖板的安装截面，图中指示出了盖板安装接缝1的电磁兼容处理方法：
机箱外壳屏蔽处理装置：具体地，在机箱盖板1的接缝处增加一条槽，并在槽内增加导电橡胶条2，同时减小安装螺钉3之间的间距，因盖板开槽改变了电磁波的泄漏路径，增加导电橡胶条填充盖板和机架之间的缝隙，实现二者的有效电气接触，所以可以降低接缝处的高频电磁泄漏；
接口电磁兼容处理装置：如图2和图3所示，是电源的接口示意图和内部布局示意图，对输入接口6(输出接口9)，采用了内部电磁屏蔽隔舱的设计，电磁屏蔽隔舱利用航空插头连接器与外部连接，在输入接口电磁屏蔽隔舱16内部放置EMI滤波电路，并通过输入隔舱馈通滤波器17与电源内部的第一内部功率变换单元19、第二内部功率变换单元1901(内部滤波装置20)连接。
具体地，从输入接口6(输出接口9)来看，电磁屏蔽隔舱内部的EMI电路对电源具有良好的电磁干扰抑制作用，而内部的输入接口电磁屏蔽隔舱16与机壳具有可靠的电气连接，同时，内部的输入接口电磁屏蔽隔舱16与内部电路之间通过输入隔舱馈通滤波器17相连接，能够保证在不影响电源性能的前提下，可以有效的降低电源内部电路与EMI滤波器的电磁耦合，此外，内部的输入接口电磁屏蔽隔舱16还可以防止机箱上输入接口6(输出接口9)处的电磁泄漏，优化电源的电磁兼容性能。
内部组件布局走线：
内部组件在布局时，在综合考虑了走线、散热还有整机配重的前提下，按照高频环路面积小、功率线和信号线分开、环路不重叠的原则进行，并且使得功率走线以最短的方式实现“输入—功率变换—输出”的过程。
具体地，电源功率输入线和输出线，采用双绞方式走线，并且输入线和输出线分开走线，以免造成信号环路重叠，带来耦合干扰。
具体地，通讯线路中输入隔舱馈通滤波器17安装在输入接口电磁屏蔽隔舱16上，且输入接口电磁屏蔽隔舱16内部已经分为输入回路和通讯回路两个独立的隔舱，故减小了电磁信号在不同回路线缆上相互耦合的风险。通讯线通过输入隔舱馈通滤波器17从电磁屏蔽隔舱中引出，综合考虑走线长度、路径是否易受干扰两方面后进行走线，并且在连线的两端将屏蔽层接地，以减小高频通讯线的环路面积。
具体地，还包括散热风机控制线回路，所述散热风机控制线回路将散热风机安装在风机电磁屏蔽隔舱14内部，并通过风机供电馈通滤波器13实现与内部供电电源的连接，内部连接线在走线时采用双绞线，并且与主功率线和通讯线分开走线。
电路板设计：控制器的时钟电路走线要短，采用弧线或者钝角进行拐弯，并且布在同一层上，此外还在板级连接器的端口增加高频去耦电容，以滤除高频时钟频率及其谐波；
高速信号线采用对称方式进行布线，要避免穿过2个以上的过孔，并且信号线与印制板边缘保持至少0.15mm的距离，可以避免印制板走线的边缘效应，引起辐射量增大；
功率模块采用多层板，并且至少使用一层作为电路板的地，以保证电路板各点“地”的一致性。
接地：综合考虑机箱的重量、成本、散热和电磁兼容性能，机箱采用了高导电率的铝板，既有利于电源散热，又可以减轻电源的重量，还可以作为电源的系统地。电源内部将各个组件的“地”应以阻抗最小的路径实现与机壳的连接，而在各组件上，数字地、模拟地分开后再通过磁珠单点连接。最后机箱通过接地端子7单点实现可靠接地。
本发明在电源的电磁兼容设计和整改过程中，可以通过机箱外壳屏蔽装置、电磁屏蔽隔舱装置和内部组件走线布局、电路板级设计和系统接地设计等方法，对电源的电磁兼容性能进行预设计和性能优化改进，使得大功率电源设备具有良好的抗干扰性能，同时也降低了电源作为骚扰源的对外干扰能力，以满足相应的行业标准要求。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员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，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种大功率电源的电磁兼容处理装置,包括电源，其特征在于，所述电源包括机架、机箱、接口和内部结构组成；
所述接口包括通讯接口(4)、输出调节端口(5)、输入接口(6)、接地端子(7)、风机(8)和输出接口(9)；
所述内部结构包括设置在电源内部的若干内部滤波装置(20)，所述内部滤波装置(20)一旁还固接有风机电磁屏蔽隔舱(14)，所述风机电磁屏蔽隔舱(14)上还设有两个对称的风机供电馈通滤波器(13)，所述内部滤波装置(20)前侧还设有第一内部功率变换单元(19)，所述第一内部功率变换单元(19)前侧还设有输出接口电磁屏蔽隔舱(10)，所述输出接口电磁屏蔽隔舱(10)一端还固接有输出隔舱馈通滤波器(11)，所述输出接口电磁屏蔽隔舱(10)上还设有输出调节馈通滤波器(12)；
所述内部滤波装置(20)后侧还设有第二内部功率变换单元(1901)，所述第二内部功率变换单元(1901)后侧还设有输入接口电磁屏蔽隔舱(16)，所述输入接口电磁屏蔽隔舱(16)上还设有通讯接口馈通滤波器(15)，所述输入接口电磁屏蔽隔舱(16)一端还固接有输入隔舱馈通滤波器(17)，所述输入隔舱馈通滤波器(17)一侧还设有控制板(18)；
所述机架包括机箱盖板(1)，所述机箱盖板(1)下方设有箱体(21)，所述机箱盖板(1)接缝处设有条形槽，所述条形槽内增加有导电橡胶条(2)，所述机箱盖板(1)和箱体之间通过螺钉(3)固定；
所述输入接口(6)与输入接口电磁屏蔽隔舱(16)相互连接，所述输出接口(9)与输出接口电磁屏蔽隔舱(10)相互连接；所述输入接口电磁屏蔽隔舱(16)和输出接口电磁屏蔽隔舱(10)均利用航空插头连接器与外部连接；所述输入接口电磁屏蔽隔舱(16)和输出接口电磁屏蔽隔舱(10)内部还均放置有EMI滤波电路；
所述输入接口电磁屏蔽隔舱(16)通过输入隔舱馈通滤波器(17)分别与第一内部功率变换单元(19)和第二内部功率变换单元(1901)连接；所述第一内部功率变换单元(19)和第二内部功率变换单元(1901)与内部滤波装置(20)连接，所述内部滤波装置(20)通过输出隔舱馈通滤波器(11)与输出接口电磁屏蔽隔舱(10)连接；
电源功率输入线和输出线，采用双绞方式在电源箱内部走线，并且输入线和输出线分开走线。
2.根据权利要求1所述的一种大功率电源的电磁兼容处理装置，其特征在于，所述输入接口(6)、输出接口(9)和通讯接口(4)均采用具有电磁屏蔽作用的航空插头连接器。
3.根据权利要求1所述的一种大功率电源的电磁兼容处理装置，其特征在于，还包括散热风机控制线回路，所述散热风机控制线回路将散热风机安装在风机电磁屏蔽隔舱(14)内部，并通过风机供电馈通滤波器(13)实现与内部供电电源的连接，内部连接线在走线时采用双绞线，并且与主功率线和通讯线分开走线；
所述机箱采用了高导电率的铝板，作为电源的系统地；所述机箱通过接地端子(7)单点接地。
4.根据权利要求1所述的一种大功率电源的电磁兼容处理装置，其特征在于，所述控制板(18)分别与第一内部功率变换单元(19)、第二内部功率变换单元(1901)、通讯接口馈通滤波器(15)、风机供电馈通滤波器(13)和输出调节馈通滤波器(12)相连。
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