CN109560782B - 一种防雷滤波组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防雷滤波组件包括散热型滤波器壳体和滤波电路板；所述滤波电路板设置在滤波器壳体内；所述滤波器壳体外壁设有用于液体循环的腔室；所述滤波电路板上设有滤波电路；所述滤波电路包含第一电感L1、第二电感L2，后置滤波电路与保护指示电路；滤波电路的正输入端、负输入端、滤波电路的参考地端两两之间分别连接有过冲电压保护模块，所述过冲电压保护模块包含压敏电阻与独立设置的热熔保险丝。本发明提出的一种防雷滤波组件通过在滤波器壳体表面设置用于冷却液循环的腔室提高了散热效果，并且通过保护指示电路和热熔保险丝作用，达到了监测和保护压敏电阻的目的。

Description

一种防雷滤波组件
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，具体涉及一种防雷滤波组件。
背景技术
常规的滤波组件是由滤波器壳体对电感、电容和电阻组合而成的滤波电路进行封存，
为了保护滤波电路中的电路元件免受检测电路中产生的脉冲电压的伤害，通常在各电压暂升段连接压敏电阻进行电路保护。当流过压敏电阻电压超过最大连续使用电压时，压敏电阻发生裂化，进而异常发热，甚至有产生火灾的风险。在压敏电阻失效后，无法保证对滤波电路后端各电抗元件的保护，在过电压情况下容易对滤波电路造成二次伤害。
现行的滤波器壳体的结构较为简单。而为了保证滤波器壳体的密封性，通常在凹槽和凸块处浇筑密封胶，这样做虽然使滤波器上盖与壳体紧密连接，但是当滤波器需要拆卸维修时，会存在很难拆卸的问题，并且会破坏原本的密封结构，无法再次安装。在压敏电阻异常发热后，滤波器壳体内的温度升高，壳体密闭结构不利于散热，会对滤波电路上电抗元件的物理特性产生干扰，降低各元件的滤波效果。并且，在雷电环境下长时间的脉冲电击下对滤波器产生电磁干扰，滤波电路中存在较大的残余电压无法滤除。因此，目前需要一种能够便于滤波组件安装拆卸，保证壳体的散热性能，监测压敏电阻工作状态，延长压敏电阻的使用期限，保证滤波器的防雷滤波效果和保护各滤波电抗元件的防雷滤波组件。
发明内容
本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种防雷滤波组件，其通过在滤波器壳体外壁上设置用于液体循环的腔室，满足滤波器壳体的密封效果和散热性能，通过保护指示电路使滤波组件能够监控压敏电阻的工作状态，提高防雷滤波效果，达到保护滤波组件各元件目的；并且通过滤波器壳体的上盖板和下盖板上下组合安装后通过两安装侧板封闭两端，实现了壳体的可拆卸连接。
为实现上述目的的一部分，本发明采用了如下的技术方案：
一种防雷滤波组件，包括散热型滤波器壳体和滤波电路板；所述滤波电路板设置在滤波器壳体内；所述滤波器壳体外壁设有用于液体循环的腔室；所述滤波电路板上设有滤波电路；所述滤波电路包含第一电感L1、第二电感L2，后置滤波电路与保护指示电路；滤波电路的正输入端经第一电感L1与后置滤波电路的正输入端相连；滤波电路的负输入端经第二电感L2与后置滤波电路的负输入端相连；滤波电路的正输入端、负输入端、滤波电路的参考地端两两之间分别连接有过冲电压保护模块，所述过冲电压保护模块包含压敏电阻与独立设置的热熔保险丝，其中，热熔保险丝与压敏电阻导热连接；各过冲电压保护模块的热熔保险丝串联相接，其整体一端与后置滤波模块正输入端相连，另一端经保护指示电路与后置滤波模块的负输入端相连。
进一步的，所述腔室内包括若干个沿滤波器壳体外壁设置的条形槽；所述滤波电路板安装在与条形槽相背的滤波器壳体内壁上。
进一步的，所述滤波器壳体包括上盖板、下盖板及两个安装侧板；所述上盖板和下盖板上下组合成中空腔体；所述两个安装侧板分别盖合固定在中空腔体两中空端。
进一步的，所述上盖板和下盖板分别沿长度方向贯穿设有条形安装孔和匹配条形安装孔的长条状凸起。
进一步的，所述条形安装孔相对上盖板/下盖板安装一侧设有长度小于条形安装孔内径的开口。
进一步的，所述上盖板和下盖板相对两安装侧板安装一侧分别设有横截面为优弧的条形固定孔；所述两个安装侧板上分别设有与条形固定孔对应的安装通孔。
进一步的，所述保护指示电路包含依次连接的发光二极管D1、二极管D2与限流电阻R4；所述发光二极管D1的阳极与过冲电压保护模块的输出端相连；所述发光二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相连；所述发光二极管D1的阴极与限流电阻R4输入端相连；所述限流电阻R4输出端与后置滤波电路的负输入端相连。
进一步的，所述过冲电压保护模块还包含串接热熔保险丝；所述串接热熔保险丝与压敏电阻串联相接。
进一步的，所述后置滤波电路正输入端、负输入端与参考地端两两之间还分别并接有双向稳压二极管。
进一步的，所述后置滤波电路包含共模电感L3、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一退耦电容C3和第二退耦电容C4；所述滤波电路的输出端与共模电感L3连接；所述第一滤波电容C1跨接在共模电感L3输入端；所述第二滤波电容C2跨接在共模电感L3输出端；所述第一退耦电容C3和第二退耦电容C4连接后整体与后置滤波电路的输出端并联，第一退耦电容C3和第二退耦电容C4的连接处与参考地端相连。
本发明的工作原理及有益效果为：在滤波器壳体外壁上设置一个用于液体循环的腔室，将冷水注入腔室中，对滤波器壳体进行降温散热；将滤波电路板安装壳体内，防止由于温度过高造成各电路元件物理特性受影响；利用第一电感L1、第二电感L2的尖峰吸收特性滤除过高电压，并通过后置滤波电路滤除直流电压；压敏电阻对滤波电路的输入端和参考地端进一步稳压；通过热熔保险丝与独立设置的压敏电阻导热连接，当压敏电阻失效时发热传递给热熔保险丝，使热熔保险丝熔断，断开压敏电阻防止烧坏；在流过压敏电阻电压超过最大连续使用电压时，任一过冲电压保护模块的热熔保险丝串联，当其中任一保护压敏电阻失效时，热熔保险丝及时，断开电路，确保其他压敏电阻的正常工作，减少对滤波电路的影响；通过保护指示电路监控压敏电阻的工作状态。
将滤波电路板设在与条形槽相背的滤波器壳体内壁上，冷水在腔室内循环，流入条形槽内，对壳体表面均匀降温，提高了对滤波电路的降温效果。
将上盖板和下盖板组合成中空腔体，两个安装侧板盖合安装在中空腔体两中空端，达到侧壁可拆卸式密封安装。其中，上下盖板之间通过相对设有的条形安装孔和长条状凸起配合安装，解决了由于密封胶密封产生的不便于拆装、拆装后密封性较差的问题；将滤波电路板设置在腔体内，起到保护滤波电路板上各器件的作用。
通过条形安装孔相对下盖板一侧设有长度小于条形安装孔内径的开口，使得上盖板/下盖板只能从上盖板/下盖板一侧插入条形安装孔安装，这样连接方式更稳定且保证了滤波器壳体侧面的密闭性。
通过上盖板和下盖板左、右端面上的条形固定孔和两个安装侧板上对应的通孔，将安装侧板通过螺杆安装到上盖板和下盖板，由于条形固定孔的横截面为优弧，条形固定孔开放一侧对螺杆的取出和安装具有一定的张力，使滤波器壳体的拆卸安装更方便、省力。
保护指示电路与过冲电压保护模块的输出端相连，通过发光二极管便于实时判断压敏电阻的有效工作状态，并通过二极管吸收压敏电阻过热产生的电压冲击，并通过限流电阻抑制电压高峰，避免对后置滤波电路的滤波效果产生影响。
通过串接热熔保险丝与压敏电阻串联相接，在压敏电阻流过电压超过连续使用电压时，与其串联的保险丝及时熔断，达到了对其他元件的保护作用，以及指示出相应失效压敏电阻的作用。
在压敏电阻失效后双向稳压二极管对后端电路起到稳压的防护作用。
利用后置滤波电路装有两级共模电感器和多个电容，可以补充抑制前级滤波组件未滤除的电磁干扰，提升后置滤波电路的滤波效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为实施例防雷滤波组件滤波器壳体示意图；
图2为实施例防雷滤波组件滤波电路示意图；
图3为实施例防雷滤波组件过冲电压保护模块的内部电路原理图；
图4为实施例防雷滤波组件防雷电路示意图。
本发明包含以下附图标记：滤波器壳体1、滤波电路板2、上盖板3、下盖板4、条形槽5、条形安装孔6、长条状凸起7、腔室8、进液口9、出液口10、条形固定孔11、开口12。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：
防雷滤波组件，包括散热型滤波器壳体1和滤波电路板2；所述滤波电路板2设置在滤波器壳体1内；如图1所示，滤波器壳体1示意图，所述滤波器壳体1外壁设有用于液体循环的腔室8；所述腔室8两端设有进液口9和出液口10；所述滤波电路板2上设有滤波电路；如图2所示，滤波电路示意图，所述滤波电路包含第一电感L1、第二电感L2，后置滤波电路与保护指示电路；滤波电路的正输入端经第一电感L1与后置滤波电路的正输入端相连；滤波电路的负输入端经第二电感L2与后置滤波电路的负输入端相连；滤波电路的正输入端、负输入端、滤波电路的参考地端两两之间分别连接有过冲电压保护模块，所述过冲电压保护模块包含压敏电阻与独立设置的热熔保险丝，其中，热熔保险丝与压敏电阻导热连接；各过冲电压保护模块的热熔保险丝串联相接，其整体一端与后置滤波模块正输入端相连，另一端经保护指示电路与后置滤波模块的负输入端相连。
其中，所述三个过冲电压保护模块分别包含有第一压敏电阻R1、第二压敏电阻R2和第三压敏电阻R3；如图3所示，过冲电压保护模块的内部电路原理图，引脚4与引脚5之间独立设有与各压敏电阻导热连接的热熔保险丝，引脚1与引脚2通过引脚3连接，且引脚2与引脚3之间串联有串接热熔保险丝，引脚1与引脚3之间连接有限流电阻R5。所述第一压敏电阻R1的引脚1、引脚2分别连接在第一电感L1输入端和第二电感L2输入端；所述第一压敏电阻R1设有一引脚4与第一电感L1电压输出端连接；所述第一压敏电阻R1设有一引脚5与第二压敏电阻R2的引脚4相连；所述第二压敏电阻R2的引脚1、引脚2分别连接在第一电感L1输入端和第一接地端子；所述第二压敏电阻R2设有一引脚5与第三压敏电阻R3设有一引脚4相连；所述第三压敏电阻R3的引脚1、引脚2分别与第二差模电感L2输入和第一接地端子相连；所述第三压敏电阻R3设有一引脚5通过保护指示电路的输入端与后置滤波电路的输入端相连。
通过第一压敏电阻R1、第二压敏电阻R2和第三压敏电阻R3的引脚4、引脚5作为热熔丝监控端分别连接在第一电感L1的右端，正常情况下，滤波电路的输入端输入电压，电流流过第一电感L1和第二电感L2，当滤波电路的输入端撤掉电源时，由于电路存在电流减小趋势，第一电感L1和第二电感L2将产生反冲电压，从而会对后段产生一定的电压冲击，保护指示电路连接在第一电感L1的感应侧，能够分担一部分电流，减轻了对第一双向稳压二极管D3的电流冲击。
所述腔室8内包括若干个沿滤波器壳体1外壁设置的条形槽5；所述滤波电路板2安装在与条形槽5相背的滤波器壳体1内壁上。液体沿进液口9流入后进入条形槽5内，加快滤波器壳体1降温效率。
所述滤波器壳体1包括上盖板3、下盖板4及两个安装侧板；所述上盖板3和下盖板4上下组合成中空腔体；所述两个安装侧板分别盖合固定在中空腔体两中空端。
所述上盖板3和下盖板4分别沿长度方向贯穿设有条形安装孔6和匹配条形安装孔6的长条状凸起7。
所述条形安装孔6相对上盖板3/下盖板4安装一侧设有长度小于条形安装孔6内径的开口12。上盖板3、下盖板4只能从侧面安装或拆卸，加固了上盖板3和下盖板4的上下连接，进一步保证滤波器壳体1的密封性。
所述上盖板3和下盖板4相对两安装侧板安装一侧分别设有横截面为优弧的条形固定孔11；所述两个安装侧板上分别设有与条形固定孔11对应的安装通孔。通过螺杆穿入条形固定孔11和通孔固定两个安装侧板，由于条形固定孔11的横截面为优弧，螺杆与条形固定孔11连接具有一定的张力，防止由于热胀冷缩等原因导致螺杆与条形固定孔11过紧或过松连接，导致不便拆装的问题。
所述保护指示电路包含依次连接的发光二极管D1、二极管D2与限流电阻R4；所述发光二极管D1的阳极与过冲电压保护模块的输出端相连；所述发光二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相连；所述发光二极管D1的阴极与限流电阻R4输入端相连；所述限流电阻R4输出端与后置滤波电路的负输入端相连。
所述过冲电压保护模块还包含串接热熔保险丝；所述串接热熔保险丝与压敏电阻串联相接。通过串接热熔保险丝与压敏电阻串联相接，使得保险丝能迅速断开相应压敏电阻，防止过热产生的残余电压流通。
所述后置滤波电路正输入端、负输入端与参考地端两两之间还分别并接有双向稳压二极管。在压敏电阻失效后，双向稳压二极管建立第二道防冲稳压屏障。
所述后置滤波电路包含共模电感L3、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一退耦电容C3和第二退耦电容C4；所述滤波电路的输出端与共模电感L3连接；所述第一滤波电容C1跨接在共模电感L3输入端；所述第二滤波电容C2跨接在共模电感L3输出端；所述第一退耦电容C3和第二退耦电容C4连接后整体与后置滤波电路的输出端并联，第一退耦电容C3和第二退耦电容C4的连接处与参考地端相连。
所述滤波电路板2上设有防雷电路；如图4所示，防雷电路示意图，所述防雷电路包括三端气体放电管Q1、TVS阵列Q2、第二电阻R5、第三电阻R6、第四双向稳压二极管D6、第二二极管D7和第二共模电感L4；所述防雷电路的输入端和输出端均包括正极和负极；所述防雷电路的输入端正极和负极分别与第二电阻R5和第三电阻R6连接；所述三端气体放电管Q1两端分别连接在第二电阻R5的输入端和第三电阻R6的输入端；所述第二电阻R5和第三电阻R6的输出端分别与TVS阵列Q2的不同引脚相连；所述TVS阵列Q2设有两引脚分别反向串联第四双向稳压二极管D6和第二二极管D7并与第三接地端子连接；所述TVS阵列Q2与与第二共模电感L4连接；所述第二共模电感L4的输出端与滤波电路的输出端相连。
在使用时，通过长条状凸起7装入条形安装孔6将上盖板3固定安装在下盖板4上，上盖板3和下盖板4之间密封连接；将滤波电路板2固定在上盖板3或下盖板4与条形槽5相背的内壁，然后将两个安装侧板通过螺杆固定在上盖板3和下盖板4两端，进一步密封滤波器壳体1，防止下盖板4沿条形安装孔6滑出上盖板3。在拆卸时，先将两个安装侧板取下，再将滤波电路板2取出，如需拆卸上盖板3和下盖板4，只需要将上盖板3和下盖板4沿条形安装孔6方向移出，在多次拆卸后不影响密封效果。将保护型滤波电路的正输入端P端、负输入端N端、保护型滤波电路的参考地端两两之间分别连接有过冲电压保护模块，无论是雷电影响或是外部电路影响下，使得保护型滤波电路的正输入端P端、负输入端N端相对于参考地端的电压突然升高，或正输入端P端、负输入端N端两者之间的电压突然升高时，过冲电压保护模块的压敏电阻的阻值急剧变小，形成通路，同时压敏电阻及串接热熔保险丝将由于电流作用产生热量，当超出正常发热值后，串接热熔保险丝将熔断电路，避免压敏电阻在过热状态下烧坏；串接热熔保险丝在温度处于正常范围后将恢复导通，重新与串接的压敏电阻共同组合对滤波电路提供保护功能，并延长压敏电阻的使用期限；另外，保护指示电路能够对过冲电压保护模块的状态及保护型滤波电路的工作状态进行有效监控；由于保护指示电路经过不同过冲电压保护模块中与压敏电阻导热连接的热熔保险丝连接，一旦其中热熔保险丝由于超出温度限制断开连接后，保护指示电路将形成断路，发光二极管D1无法点亮；以此，将同时监控三个过冲电压保护模块中的压敏电阻是否存在过热危害；且由于保护指示电路中存在发光二极管D1、二极管D2等单向导通元件，当保护型滤波电路正极输入缺电或反接时，发光二极管D1将无法点亮，由此，可实现保护指示电路对电路工作状态的指示功能。
通过将防雷电路和滤波电路安装在滤波电路板，实现防雷和滤波功能一体化；在防雷电路中有电阻和陶瓷气体放电管配合来吸收抑制电路中长时间的浪涌和电压尖峰；并在两个电阻的输出端连接TVS管，TVS管两端连接接地的双向稳压二极管和二极管负极，TVS管配合双向稳压二极管和二极管进一步将雷击脉冲产生的残存电压吸收，确保后级电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏；在TVS管输出端连接一个共模电感，抑制前级滤波组件未滤除的电磁干扰。雷电脉冲通过防雷电路后过滤基本上雷电脉冲产生的电压，再利用滤波电路中电容、电感的尖峰吸收特性对残余电压进行再次处理，提高整个系统的防雷性能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种防雷滤波组件，其特征在于，包括散热型滤波器壳体和滤波电路板；所述滤波电路板设置在滤波器壳体内；所述滤波器壳体外壁设有用于液体循环的腔室；所述滤波电路板上设有滤波电路；所述滤波电路包含第一电感L1、第二电感L2，后置滤波电路与保护指示电路；滤波电路的正输入端经第一电感L1与后置滤波电路的正输入端相连；滤波电路的负输入端经第二电感L2与后置滤波电路的负输入端相连；滤波电路的正输入端、负输入端、滤波电路的参考地端两两之间分别连接有过冲电压保护模块，所述过冲电压保护模块包含压敏电阻与独立设置的热熔保险丝，其中，热熔保险丝与压敏电阻导热连接；各过冲电压保护模块的热熔保险丝串联相接，其整体一端与后置滤波模块正输入端相连，另一端经保护指示电路与后置滤波模块的负输入端相连；
所述后置滤波电路正输入端、负输入端与参考地端两两之间还分别并接有双向稳压二极管；
所述后置滤波电路包含共模电感L3、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一退耦电容C3和第二退耦电容C4；所述滤波电路的输出端与共模电感L3连接；所述第一滤波电容C1跨接在共模电感L3输入端；所述第二滤波电容C2跨接在共模电感L3输出端；所述第一退耦电容C3和第二退耦电容C4连接后整体与后置滤波电路的输出端并联，第一退耦电容C3和第二退耦电容C4的连接处与参考地端相连。
2.根据权利要求1所述的一种防雷滤波组件，其特征在于，所述腔室内包括若干个沿滤波器壳体外壁设置的条形槽；所述滤波电路板安装在与条形槽相背的滤波器壳体内壁上。
3.根据权利要求1所述的一种防雷滤波组件，其特征在于，所述滤波器壳体包括上盖板、下盖板及两个安装侧板；所述上盖板和下盖板上下组合成中空腔体；所述两个安装侧板分别盖合固定在中空腔体两中空端。
4.根据权利要求3所述的一种防雷滤波组件，其特征在于，所述上盖板和下盖板分别沿长度方向贯穿设有条形安装孔和匹配条形安装孔的长条状凸起。
5.根据权利要求4所述的一种防雷滤波组件，其特征在于，所述条形安装孔相对上盖板/下盖板安装一侧设有长度小于条形安装孔内径的开口。
6.根据权利要求3所述的一种防雷滤波组件，其特征在于，所述上盖板和下盖板相对两安装侧板安装一侧分别设有横截面为优弧的条形固定孔；所述两个安装侧板上分别设有与条形固定孔对应的安装通孔。
7.根据权利要求1所述的一种防雷滤波组件，其特征在于，所述保护指示电路包含依次连接的发光二极管D1、二极管D2与限流电阻R4；所述发光二极管D1的阳极与过冲电压保护模块的输出端相连；所述发光二极管D1的阴极与二极管D2的阳极相连；所述发光二极管D1的阴极与限流电阻R4输入端相连；所述限流电阻R4输出端与后置滤波电路的负输入端相连。
8.根据权利要求1所述的一种防雷滤波组件，其特征在于，所述过冲电压保护模块还包含串接热熔保险丝；所述串接热熔保险丝与压敏电阻串联相接。
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