CN113824298A - 一种工频电源滤波电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工频电源滤波电路，包括有：第一防护电路、第一差模滤波电路、第一共模滤波电路、第二差模滤波电路、电荷泄放电路、第二共模滤波电路、第三共模滤波电路、第三差模滤波电路和第二防护电路。通过采用第一防护电路、第一差模滤波电路、第一共模滤波电路、第二差模滤波电路、电荷泄放电路、第二共模滤波电路、第三共模滤波电路、第三差模滤波电路和第二防护电路等电路组合，能够有效消除来自电源的共模干扰、差模干扰和过电压干扰等，具有电路简单、无源、保护全面等优点，为测量工作提供可靠优质的电源。
Description
技术领域
本发明涉及电源滤波技术领域，尤其涉及一种工频电源滤波电路。
背景技术
变电站中因为电晕放电、强电磁环境等使220V电源线路中存在各种各样的干扰信号，对测试仪器造成干扰，使得测试结果出现异常，影响了对测试结果的判断，给试验人员的测试工作带来困扰，有时甚至出现误判和漏判，也给电力设备的安全运行带来隐患。影响测试结果的干扰中来自电源的干扰占了很大比重，尤其是站内电磁干扰严重的情况下。当干扰信号是由来自电源火线或中线通过地线返回的干扰信号时，该干扰信号为共模干扰信号，当干扰信号是由来自火线通过零线返回的干扰信号时，该干扰信号为差摸干扰信号。由于干扰信号可以通过辐射与传导方式进行传播，因此，干扰信号不仅影响自身电源电路的正常工作，而且也影响负载电路的正常工作。常用的开关电源滤波电路包括滤波电容和两线共模电感，用于过滤掉开关电源中的差摸干扰信号和共模干扰信号。消除电源干扰影响，对测试结果的准确判断意义重大。
对信号的频率具有选择性的电路称为滤波电路，它能使某特定频率范围内的信号通过，阻止此频率范围以外的信号通过，根据滤波电路中有无有源元件又可以分为有源滤波器和无源滤波器，无源滤波是通过电感和电容的匹配而对某次谐波电流构成一个低阻态通路，无源滤波成本低、运行稳定。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种工频电源滤波电路，通过设置差模电容、共模电容、共模电感、泄放电阻、压敏电阻等，能够有效消除来自电源的共模干扰、差模干扰和过电压干扰等。
为实现上述目的，本发明提供了一种工频电源滤波电路，包括：
第一防护电路，所述第一防护电路的输入端为所述工频电源滤波电路的输入端；
第一差模滤波电路，所述第一差模滤波电路的输入端与所述第一防护电路的输出端电连接；
第一共模滤波电路，所述第一共模滤波电路的输入端与所述第一差模滤波电路的输出端电连接；
第二差模滤波电路，所述第二差模滤波电路的输入端与所述第一共模滤波电路的输出端电连接；
电荷泄放电路，所述电荷泄放电路的输入端与所述第二差模滤波电路的输出端电连接；
第二共模滤波电路，所述第二共模滤波电路的输入端与所述电荷泄放电路的输出端电连接；
第三共模滤波电路，所述第三共模滤波电路的输入端与所述第二共模滤波电路的输出端电连接；
第三差模滤波电路，所述第三差模滤波电路的输入端与所述第三共模滤波电路的输出端电连接；以及
第二防护电路，所述第二防护电路的输入端与所述第三差模滤波电路的输出端电连接，所述第二防护电路的输出端为所述工频电源滤波电路的输出端。
优选地，所述第一防护电路为浪涌电压防护电路。
优选地，所述第一差模滤波电路采用差模电容。
优选地，第一共模滤波电路采用共模电感。
优选地，第二差模滤波电路采用差模电容。
优选地，电荷泄放电路采用泄放电阻。
优选地，第二共模滤波电路为共模电容滤波电路。
优选地，第三共模滤波电路采用共模电感。
优选地，还包括外壳，所述外壳用于安装所述第一防护电路、第一差模滤波电路、第一共模滤波电路、第二差模滤波电路、电荷泄放电路、第二共模滤波电路、第三共模滤波电路、第三差模滤波电路和第二防护电路，所述外壳设有输入端口和输出端口。
优选地，所述外壳为铁质外壳，防护等级为IP67，且外壳工作时接地。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、在滤波前的输入和输出端设置差模电容，能够抑制来自电源端和负载端的差模干扰信号，进行双向滤波；
2、通过设置共模电容，能够抑制共模干扰信号；
3、通过设置共模电感，当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，达到抑制共模电流的目的；
4、通过设置泄放电阻可将第二差模电容上积累的电荷泄放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性，断电后还能使电源输入正极端和负极端不带电，保证使用的安全性；
5、在滤波电路的输入和输出端设置压敏电阻，能够降低来自电源端和负载端的浪涌电压。
本发明采用电阻、电容、电感等无源元件组合，能够有效消除来自电源的共模干扰、差模干扰和过电压干扰等，具有电路简单、无源、保护全面等优点，为测量工作提供可靠优质的电源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明的工频电源滤波电路的结构示意图；
图2为本发明的工频电源滤波电路的其中一个实施例的结构示意图；
其中， 1、第一防护电路；2、第一差模滤波电路；3、第一共模滤波电路；4、第二差模滤波电路；5、电荷泄放电路；6、第二共模滤波电路；7、第三共模滤波电路；8、第三差模滤波电路；9、第二防护电路；10、外壳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了本发明所提供的工频电源滤波电路，包括：第一防护电路1、第一差模滤波电路2、第一共模滤波电路3、第二差模滤波电路4、电荷泄放电路5、第二共模滤波电路6、第三共模滤波电路7、第三差模滤波电路8和第二防护电路9，
第一防护电路1，第一防护电路1的输入端为工频电源滤波电路的输入端；
第一差模滤波电路2，第一差模滤波电路2的输入端与第一防护电路1的输出端电连接；
第一共模滤波电路3，第一共模滤波电路3的输入端与第一差模滤波电路2的输出端电连接；
第二差模滤波电路4，第二差模滤波电路4的输入端与第一共模滤波电路3的输出端电连接；
电荷泄放电路5，电荷泄放电路5的输入端与第二差模滤波电路4的输出端电连接；
第二共模滤波电路6，第二共模滤波电路6的输入端与电荷泄放电路5的输出端电连接；
第三共模滤波电路7，第三共模滤波电路7的输入端与第二共模滤波电路6的输出端电连接；
第三差模滤波电路8，第三差模滤波电路8的输入端与第三共模滤波电路7的输出端电连接；
第二防护电路9，第二防护电路9的输入端与第三差模滤波电路8的输出端电连接，第二防护电路9的输出端为所述工频电源滤波电路的输出端。
上述的工频电源滤波电路，通过将工频电源与第一防护电路的输入端连接，电源信号通过第一防护电路1降低来自工频电源端的浪涌电压，然后经过第一差模滤波电路2对经过第一防护电路1防护过的电源信号进行第一次差模干扰信号滤除，第一次差模干扰信号滤除后的电源信号通过第一共模滤波电路3，第一共模滤波电路对流过的电源信号进行第一次共模滤波，第一次共模滤波后的电源信号通过第二差模滤波电路4进行第二次差模干扰信号滤除，第二次差模干扰信号滤除后的电源信号通过电荷泄放电路5，电荷泄放电路5将第二差模干扰信号滤波上积累的电荷泄放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性，断电后还能使电源输入正极端和负极端不带电，保证使用的安全性；第二次差模滤波后的电源信号通过第二共模滤波电路6进行第二次共模滤波，第二次共模滤波后的电源信号通过第三共模滤波电路7进行第三次共模滤波，第三次共模滤波后的电源信号经过第三差模滤波电路8进行第三次差模干扰信号滤除，第三次差模干扰信号滤除经过第二防护电路9输出至负载，第二防护电路9用于降低对负载端的浪涌电压。通过第一防护电路1、第一差模滤波电路2、第一共模滤波电路3、第二差模滤波电路4、电荷泄放电路5、第二共模滤波电路6、第三共模滤波电路7、第三差模滤波电路8和第二防护电路9的结合能够有效消除来自电源的共模干扰、差模干扰和过电压干扰等。
其中一个实施例，第一防护电路1为浪涌电压防护电路。
具体的， 第一防护电路1采用压膜电阻。
其中一个实施例，第一差模滤波电路2采用差模电容。
具体的，第一差模滤波电路2采用第一差模电容。
其中一个实施例，第一共模滤波电路3采用共模电感。
其中一个实施例，第二差模滤波电路4采用差模电容。
其中一个实施例，电荷泄放电路5采用泄放电阻。
其中一个实施例，第二共模滤波电路6为共模电容滤波电路。
其中一个实施例，第三共模滤波电路7采用共模电感。
其中一个实施例，第三差模滤波电路8采用差模电阻。
其中一个实施例，第二防护电路9为浪涌电压防护电路。
其中一个实施例，工频电源滤波电路还包括外壳10，外壳10用于安装所述第一防护电路1、第一差模滤波电路2、第一共模滤波电路3、第二差模滤波电路4、电荷泄放电路5、第二共模滤波电路6、第三共模滤波电路7、第三差模滤波电路8和第二防护电路9，所述外壳10设有输入端口和输出端口。
其中一个实施例，外壳10为铁质外壳，防护等级为IP67，且外壳工作时接地。
对本发明工频电源滤波电路的其中一个实施例进行详细说明，以使本领域技术人员更了解本发明：
图2示出了本发明提供的其中一个实施例种工频电源滤波电路，第一防护电路1包括第一压敏电阻RV1，第一压敏电阻RV1的两端为工频电源滤波电路的输入端，第一压敏电阻RV1与电源的正负输出端连接；第一差模滤波电路2包括第一差模电容C1，第一差模电容C1并联在第一压敏电阻RV1的电源正负输出端；第一共模滤波电路3包括第一共模电感，第一共模电感包括第一线圈L1和第二线圈L2，第一线圈L1的输入端与第一差模电容C1之后的电源正输出端连接，第二线圈L2的输入端与第一差模电容C1的电源负输出端端连接；第二差模滤波电路4包括第二差模电容C2，第二差模电容C2的两端分别与第一线圈L1、第二线圈L2的输出端连接；电荷泄放电路5采用泄放电阻R1，泄放电阻R1并联与第二差模电容C2后的第一线圈L1、第二线圈L2的输出端；第二共模滤波电路6包括第一共模电容C3和第二共模电容C4，第一共模电容C3与第二共模电容C4串联，串联后的第一共模电容C3和第二共模电容C4连接与泄放电阻R1之后的第一线圈L1、第二线圈L2的输出端，且串联点接地；第三共模滤波电路7包括第二共模电感，第二共模电感包括第三线圈L3和第四线圈L4，第三线圈L3和第四线圈L4的输入端分别与第一共模电容C3和第二共模电容C4之后的第一线圈L1、第二线圈L2的输出端连接；第三差模滤波电路8包括第三差模电容C5，第三差模电容C5连接与第三线圈L3和第四线圈L4的输出端；第二防护电路9包括第二压敏电阻RV2，第二压敏电阻RV2连接于第三差模电容C5之后的第三线圈L3和第四线圈L4的输出端，第二压敏电阻RV2的之后的第三线圈L3和第四线圈L4的输出端作为工频电源滤波电路的输出端。
优选的，第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2的型号为JK-ET 14D561K。第一差模电容C1、第二差模电容C2和第三差模电容C5能够抑制差模干扰信号，优选的，第一差模电容C1、第二差模电容C2和第三差模电容C5选取容量为0.1uF ，电压为AC 275V的安规电容。第一共模电容C3和第二共模电容C4用来抑制共模电压，优选的，第一共模电容C3和第二共模电容C4选取容量为2.2nF，电压为AC 275的安规瓷片电容。第一共模电感和第二共模电感用来抑制共模电流，优选的，第一共模电感和第二共模电感选取电感量为2×2mH。泄放电阻R1能够将第二差模电容C2上积累的电荷泄放掉，优选的，泄放电阻R1选取电阻值为1MΩ。外壳10为铁质外壳，防护等级为IP67，且外壳工作时接地。
参照图2，第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2分别用来降低来自电源端和负载端的浪涌电压；当输入电源存在差模干扰信号时，从工频电源滤波电路的输入正极端流入的差模干扰电流分为两路，第一路通过第一差模电容C1流入工频电源滤波电路的输入负极端，第二路通过第一共模电感衰减，之后分为两路，第一路通过第二差模电容C2流经第一共模电感的第二输出端后流入工频电源滤波电路的输入负极端，第二路通过第二共模电感衰减，之后分为两路，第一路通过第三差模电容C5流经第二共模电感的第二输出端后流入工频电源滤波电路的输入负极端，第二路流入工频电源滤波电路的输出正极端，之后流入工频电源滤波电路的输入负极端。
在滤波电路的输入和输出端设置差模电容，能够抑制来自电源端和负载端的差模干扰信号，进行双向滤波；
通过设置共模电容，能够抑制共模干扰信号；
通过设置共模电感，当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，达到抑制共模电流的目的；
通过设置泄放电阻可将第二差模电容上积累的电荷泄放掉，避免因电荷积累而影响滤波特性，断电后还能使电源输入正极端和负极端不带电，保证使用的安全性；
在滤波电路的输入和输出端设置压敏电阻，能够降低来自电源端和负载端的浪涌电压。
综上，本发明采用电阻、电容、电感等无源元件组合，能够有效消除来自电源的共模干扰、差模干扰和过电压干扰等，具有电路简单、无源、保护全面等优点，为测量工作提供可靠优质的电源。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种工频电源滤波电路，其特征在于，包括：
第一防护电路（1），所述第一防护电路（1）的输入端为所述工频电源滤波电路的输入端；
第一差模滤波电路（2），所述第一差模滤波电路（2）的输入端与所述第一防护电路（1）的输出端电连接；
第一共模滤波电路（3），所述第一共模滤波电路（3）的输入端与所述第一差模滤波电路（2）的输出端电连接；
第二差模滤波电路（4），所述第二差模滤波电路（4）的输入端与所述第一共模滤波电路（3）的输出端电连接；
电荷泄放电路（5），所述电荷泄放电路（5）的输入端与所述第二差模滤波电路（4）的输出端电连接；
第二共模滤波电路（6），所述第二共模滤波电路（6）的输入端与所述电荷泄放电路（5）的输出端电连接；
第三共模滤波电路（7），所述第三共模滤波电路（7）的输入端与所述第二共模滤波电路（6）的输出端电连接；
第三差模滤波电路（8），所述第三差模滤波电路（8）的输入端与所述第三共模滤波电路（7）的输出端电连接；以及
第二防护电路（9），所述第二防护电路（9）的输入端与所述第三差模滤波电路（8）的输出端电连接，所述第二防护电路（9）的输出端为所述工频电源滤波电路的输出端。
2.根据权利要求1的工频电源滤波电路，其特征在于，所述第一防护电路（1）为浪涌电压防护电路。
3.根据权利要求1的工频电源滤波电路，其特征在于，所述第一差模滤波电路（2）采用差模电容。
4.根据权利要求1的工频电源滤波电路，其特征在于，第一共模滤波电路（3）采用共模电感。
5.根据权利要求1的工频电源滤波电路，其特征在于，第二差模滤波电路（4）采用差模电容。
6.根据权利要求1的工频电源滤波电路，其特征在于，电荷泄放电路（5）采用泄放电阻。
7.根据权利要求1的工频电源滤波电路，其特征在于，第二共模滤波电路（6）为共模电容滤波电路。
8.根据权利要求1的工频电源滤波电路，其特征在于，第三共模滤波电路（7）采用共模电感。
9.根据权利要求1的工频电源滤波电路，其特征在于，还包括外壳（10），所述外壳（10）用于安装所述第一防护电路（1）、第一差模滤波电路（2）、第一共模滤波电路（3）、第二差模滤波电路（4）、电荷泄放电路（5）、第二共模滤波电路（6）、第三共模滤波电路（7）、第三差模滤波电路（8）和第二防护电路（9），所述外壳（10）设有输入端口和输出端口。
10.根据权利要求9的工频电源滤波电路，其特征在于，所述外壳（10）为铁质外壳，防护等级为IP67，且外壳（10）工作时接地。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211221 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |