CN111082673B - 包括整流桥的电路板 - Google Patents

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Abstract

一种电路板，该电路板包括包含相导体(L1、L2、L3)的印刷电路，相导体(L1、L2、L3)中的每一者被布置成以便连接至多相线路的一个相，该电路板进一步包括包含被安装在印刷电路的同一面上的相二极管(12)的整流桥，对于每个相导体，相二极管包括一对相二极管(14)，该对相二极管(14)包括阳极连接至所述相导体的第一相二极管(D1、D2、D3)以及阴极连接至所述相导体的第二相二极管(D5、D6、D7)，各对相二极管沿印刷电路面上的定位轴(X1)被相继地放置，每对相二极管中的第一相二极管和第二相二极管被彼此平行但倒转地定位。

Description

包括整流桥的电路板
技术领域
本发明涉及包括整流桥的电路板的领域。
背景技术
使用整流桥从经由任何类型的电气线路或经由任何类型的电导体递送到电路板的AC电压产生DC电压是非常普遍的做法。
因而，整流桥通常在连接至输电线的电表中被采用，并且旨在测量设施的电力消耗。当线路为三相线路时，带有八个二极管的整流桥被使用。如果中性线被使用，则这八个二极管包括旨在连接至三相的六个二极管和旨在连接至中性线的两个二极管。
电路板的设计人员，并且因此尤其是包括整流桥的电路板的设计人员都清楚地知道，为了减少寄生发射，尤其重要的是避免“意外”天线。
任何金属互连都可能构成意外天线。如果射频电流流经形成天线的互连，或者如果其电势波动，则其可能以电磁波的形式发射寄生能量。
存在生成寄生发射的两种类型的辐射机制。
辐射可能由主要导致磁场的电流回路或流动引起。
辐射也可能由主要导致电场的电势中的差异引起。
减少寄生发射的一种解决方案在于，通过添加无源滤波器或去耦电容器来减少大的涌入电流和电压波动。
该解决方案需要使用一定数目的专用于满足标准电磁兼容性要求的组件。这些组件相对昂贵。它们占据了电路板上不可忽略的面积，由此增加了电路板的大小和重量。实现此解决方案还增加了开发电路板所花的时间，并且要求其通过电磁兼容性实验室一定次数以便验证设计并核实标准要求已被满足。
还应注意，使用电路板的应用通常会施加特定于所述应用的设计约束。因而，在电表的情形中，有时对所有电气组件而言有必要被安装在电路板的同一侧。有时还要求电路板仅包括两层铜。
为减少寄生发射而选择的解决方案必须与这些设计约束相兼容。
发明内容
本发明的目的是提供一种解决方案，该解决方案允许由包括整流桥的电路板生成的寄生发射被以直接且廉价的方式降低，其中该电路板的电气组件被定位在电路板的同一面上。
着眼于达成该目的，提出了一种电路板，该电路板包括包含相导体的印刷电路，相导体中的每一者被布置成以便连接至多相线路的一个相，该电路板进一步包括包含被安装在印刷电路的同一面上的相二极管的整流桥，对于每个相导体，相二极管包括一对相二极管，该对相二极管包括阳极连接至所述相导体的第一相二极管以及阴极连接至所述相导体的第二相二极管，各对相二极管沿印刷电路面上的定位轴被相继地放置，每对相二极管中的第一相二极管和第二相二极管被彼此平行但倒转地定位。
整流桥的相二极管的布局允许电流回路的数目和面积以及电路板上两条走线之间的交叉点的数目两者被减少。
由电路板生成的寄生发射因而被以直接且廉价的方式降低。具体而言，该解决方案不利用附加的保护组件，这些保护组件相对昂贵且笨重，并且这些保护组件的实现需要大量的设计和测试工作。
应当注意，相二极管被安装在印刷电路的同一面上，使得根据本发明的电路板与上面提到的要求相兼容(各组件安装在电路板的同一侧上且电路板有两层)。
还提出了一种电表，其包括诸如上面所描述的电路板。
本发明将鉴于以下对于本发明的一种特定非限定性实施方式的描述而被更好地理解。
附图说明
将对附图做出参考，在附图中：
-图1示出了具有八个二极管的整流桥；
-图2是示出根据本发明的电路板上整流桥的二极管的总体布局的电路图；
-图3是示出根据总体布局的整流桥的各二极管的特定布局的第一示例；
-图4是示出根据总体布局的整流桥的各二极管的特定布局的第二示例；
-图5示出了根据本发明的电路板的安装图上的整流桥的相二极管和中性二极管；
-图6是示出根据总体布局的其上具有电流回路的整流桥的各二极管的特定布局的第三示例；
-图7是示出没有根据总体布局的其上具有电流回路的整流桥的各二极管的特定布局的第四示例。
具体实施方式
参考图1，此处在电表1中实现本发明。电表1被连接到输电线，该输电线是多相线路，在该实例中是三相线路2。
三相线路2包括三相3和中性线4。三相线路2的每个相3以AC相电压承载AC相电流。三个相电压被相位偏移120°，并使用中性线4作为参考。
电表1被用来测量由三相线路2递送到电气设施的电力。
被递送到电气设施的电力采用DC电源电压下的DC电源电流的形式。因此，电表1对相电压进行整流以便获得该DC电源电压。
仪表1包括根据本发明的电路板5。电路板5包括具有两层铜的印刷电路，这两层铜包括信号层和接地层。
印刷电路包括相导体L1、L2、L3，每个相导体被连接到三相线路2的一个不同的相3。相导体L1、L2、L3在此是被形成在信号层上的走线；这些走线中的每一者被连接到相3之一。
印刷电路还包括被连接到三相线路2的中性线4的中性导体N。中性导体N在这里是接地平面。
为了对相电压进行整流，电路板5包括整流桥10。整流桥10的输出在此被连接到阻抗Z。
阻抗Z表示电表的等效阻抗。跨阻抗Z的端子的电压接近DC电压。
整流桥10包括相二极管12和中性二极管13。
对于每个相导体，相二极管12包括一对相二极管14，该对相二极管14包括阳极连接到所述相导体的第一相二极管以及阴极连接到所述相导体的第二相二极管。因此，相二极管12包括三对相二极管14，即六个相二极管12。
连接到第一相导体L1(且因此连接到第一相3a)的第一对相二极管14a包括第一相二极管D1和第二相二极管D5。
连接到第二相导体L2(且因此连接到第二相3b)的第二对相二极管14b包括第一相二极管D2和第二相二极管D6。
连接到第三相导体L3(且因此连接到第三相3c)的第三对相二极管14c包括第一相二极管D3和第二相二极管D7。
中性二极管13包括一对中性二极管15，该对中性二极管15包括第一中性二极管D4和第二中性二极管D8。
第一中性二极管D4的阳极被连接到中性导体N(且因此连接到中性线4)，并且第二中性二极管D8的阴极被连接到中性导体N(且因此连接到中性线4)。
相二极管12和中性二极管13在这里都是来自制造商Diotec的S1Y二极管，每个都具有等于2000V的电压VRRM和等于1A的电流IFAV。
相二极管12和中性二极管13被安装在印刷电路的同一面上。流过整流桥10的电流的路径如下：
-对于正半波：
o L1-D1-Z-D8-N；
o L2-D2-Z-D8-N；
o L3-D3-Z-D8-N.
-对于负半波：
o L1-D5-Z-D4-N；
o L2-D6-Z-D4-N；
o L3-D7-Z-D4-N.
此处提出的解决方案允许将电流回路限制为严格地在操作上必需的电流回路，并且尽可能地限制走线交叉点。走线交叉点导致信号叠加，这可能导致通过电容串扰的耦合。因此有必要限制交叉点以便改善电路板5的电磁性能。
为此，在根据本发明的电路板5上，各二极管被按照总体布局定位，如图2中所看到的。
可在图3中看到根据总体布局的特定布局的第一示例。
可在图4中看到根据总体布局的特定布局的第二示例。
如果各相和中性线的顺序，以及因此相导体和中性导体的顺序被倒转(例如，L1、L3、L2、N或L2、L1、L3、N或L2、L3、L1、N或L3、L1、L2、N或L3、L2、L1、N或L1、L3、N、L2或L2、L1、N、L3或L2、L3、N、L1或L3、L1、N、L2或L3、L2、N、L1或L1、N、L3、L2或L2、N、L1、L3或L2、N、L3、L1或L3、N、L1、L2或L3、N、L2、L1或N、L1、L3、L2或N、L2、L1、L3或N、L2、L3、L1或N、L3、L1、L2或N、L3、L2、L1)，则仍然有必要观察每对二极管的方向(阳极朝上或朝下)中的交替。
现在将参考图5更详细地描述相二极管12和中性二极管13的布局。
如上面所描述，相二极管12和中性二极管13被安装在印刷电路的同一面上。
各对相二极管14沿定位轴X1被相继地放置。
因而，此处，分别被连接到第一相导体L1、第二相导体L2和第三相导体L3的第一对相二极管14a、第二对相二极管14b和第三对相二极管14c沿定位轴X1被从左到右相继地定位。
在每对相二极管14中，第一相二极管和第二相二极管被彼此平行但倒转地定位，以使得第一相二极管的阳极被连接到对应的相导体且第二相二极管的阴极被连接到对应的相导体。
因而，例如，第一相二极管D1和第二相二极管D5被彼此平行但倒转地定位，以使得第一相二极管D1的阳极被连接到第一相导体L1且第二相二极管D5的阴极被连接到第一相导体L1。
在每对相二极管14中，第一相二极管的阴极被连接到最靠近所述第一相二极管的一对相二极管中的第一相二极管的阴极，和/或第二相二极管的阳极被连接到最靠近所述第二相二极管的一对相二极管中的第二相二极管的阳极。
此处，在该实例中，第一相二极管D1的阴极被连接到第一相二极管D2的阴极，而第二相二极管D6的阳极被连接到第二相二极管D7的阳极。
每个相二极管12具有相二极管轴X2，该相二极管轴X2穿过所述相二极管12的中央点、阳极和阴极。诸相二极管轴X2彼此平行并且垂直于定位轴X1。因而，相二极管12全都彼此平行。
相二极管12的中央点沿着与定位轴X1平行的对准轴X3被对准。术语“平行”在这里应理解为意指平行或重合。因而，相二极管12在这里都被完全地对准。
第一中性二极管D4和第二中性二极管D8被定位成以使得第一中性二极管D4、各对相二极管且接着是第二中性二极管D8被沿定位轴X1相继地放置。
第一中性二极管的阴极被连接到最接近第一中性二极管的一对相二极管中的第一相二极管的阴极。第二中性二极管的阳极被连接到最接近第二中性二极管的一对相二极管中的第二相二极管的阳极。
此处，在该实例中，第一中性二极管D4的阴极被连接到第一相二极管D3的阴极，而第二中性二极管D8的阳极被连接到第二相二极管D5的阳极。
每个中性二极管13具有中性二极管轴X4，该中性二极管轴X4穿过所述中性二极管13的中央点、阳极和阴极。诸中性二极管轴X4重合并且平行于定位轴X1。
第一中性二极管D4和第二中性二极管D8被平行且面向相同方向地定位。
相二极管12位于第一半平面中，而中性二极管13则位于第二半平面中。第一半平面和第二半平面由平行于定位轴X1的分离轴X5限定。
还应当注意，相二极管12和中性二极管13被安装在安装区域S内，并且整流桥的输出(即，与阻抗Z的连接点P)位处面向安装区域S的中央点。
鉴于这种安装布局，电流回路的数目已被限制为严格地在操作上必需(即，对于电流的正半波和负半波的流动而言)的电流回路。
安装布局仅具有一个交叉点C，并且是非常紧凑的。
该解决方案非常高效，尤其是在相二极管和中性二极管以及更一般而言电路板的各组件必须被安装在具有仅包括两层铜的印刷电路的电路板的同一面上的情形中。
参考图6，可以看出，在根据本发明的电路板的情形中，最大电流回路B的面积是相对小的。此外，应再次注意，走线在点C仅相交一次，由此限制了信号的叠加。
作为比较，参考图7，可以看出，在没有根据本发明的电路板的情形中，最大电流回路B的面积更大。而且，可以看出，诸走线在各点C处相交九次。没有根据本发明的电路板显然在寄生发射方面性能不佳。
当然，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖落入如权利要求所限定的本发明范围内的所有变体。
当然，本发明可应用于任何多相线路，而与相数无关。
根据本发明的电路板不必被并入电表中。多相线路不一定是用于将电力传输到设施的线路。本发明可因而在其中整流桥被连接到多相导体或线路的任何类型的应用中被实现。
当然，所使用的二极管的类型和型号是作为示例的方式给出的，并且可以有所不同。
整流桥中的二极管的数目当然可以有所不同，尤其是在多相线路的相数不同的情况下。

Claims (13)

1.一种电路板，所述电路板包括包含相导体(L1、L2、L3)的印刷电路，所述相导体(L1、L2、L3)中的每一者被布置成以便连接至多相线路(2)的一个相(3)，所述电路板进一步包括包含被安装在所述印刷电路的同一面上的相二极管(12)的整流桥(10)，对于每个相导体，所述相二极管包括一对相二极管(14)，所述一对相二极管(14)包括阳极连接至所述相导体的第一相二极管(D1、D2、D3)以及阴极连接至所述相导体的第二相二极管(D5、D6、D7)，各对相二极管沿所述印刷电路面上的定位轴(X1)被相继地放置，每对相二极管中的所述第一相二极管和所述第二相二极管被彼此平行但倒转地定位。
2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，在每对相二极管中，所述第一相二极管(D1)的阴极被连接到最靠近所述第一相二极管(D1)的一对相二极管中的第一相二极管(D2)的阴极，和/或所述第二相二极管(D6)的阳极被连接到最靠近所述第二相二极管(D6)的一对相二极管中的第二相二极管(D7)的阳极。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电路板，其特征在于，每个相二极管(12)具有相二极管轴(X2)，所述相二极管轴(X2)穿过所述相二极管的中央点、所述阳极和所述阴极，所述相二极管轴彼此平行且垂直于所述定位轴(X1)。
4.根据权利要求3所述的电路板，其特征在于，所述相二极管的中央点沿着与所述定位轴(X1)平行的对准轴(X3)被对准。
5.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述印刷电路包括被布置成以便连接至所述多相线路(2)的中性线(4)的中性导体(N)，所述整流桥进一步包括包含被安装在所述印刷电路的同一面上的第一中性二极管(D4)和第二中性二极管(D5)的一对中性二极管(15)，所述第一中性二极管的阳极连接至所述中性导体且所述第二中性二极管的阴极连接至所述中性导体，所述第一中性二极管和所述第二中性二极管被定位成以使得所述第一中性二极管、各对相二极管且接着是所述第二中性二极管被沿所述印刷电路面上的所述定位轴(X1)相继地放置。
6.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，其中所述第一中性二极管(D4)的阴极被连接到最接近所述第一中性二极管(D4)的一对相二极管中的第一相二极管(D3)的阴极，并且其中所述第二中性二极管(D8)的阳极被连接到最接近所述第二中性二极管(D8)的一对相二极管中的第二相二极管(D5)的阳极。
7.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，每个中性二极管具有穿过所述中性二极管的中央点、所述阳极和所述阴极的中性二极管轴(X4)，所述中性二极管轴与所述定位轴(X1)重合且平行。
8.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，所述第一中性二极管(D4)和所述第二中性二极管(D8)被平行且面向相同方向地定位。
9.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，所述相二极管(12)位于第一半平面中且所述中性二极管(13)位于第二半平面中，所述第一半平面和所述第二半平面由平行于所述定位轴的分离轴(X5)限定。
10.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，其中所述相二极管和所述中性二极管被安装在安装区域(S)内，并且其中所述整流桥(10)的输出处于面向所述安装区域(S)的中央部分。
11.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，所述中性导体是所述印刷电路的接地平面。
12.根据前述权利要求之一所述的电路板，其特征在于，所述印刷电路具有两层铜。
13.一种电表(1)，包括根据前述权利要求之一所述的电路板(5)。
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