CN114785112A - 机箱结构及机载设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机箱结构及机载设备。机箱结构包括金属箱体、金属隔板、控制主板、穿心电容、EMI滤波器以及连接插头。所述金属箱体内设置有容纳腔；所述金属隔板设置于所述容纳腔并将所述容纳腔分隔为第一腔体和第二腔体；所述控制主板设置于所述第一腔体；所述穿心电容设置于所述金属隔板并与所述控制主板电连接；所述EMI滤波器设置于所述第二腔体；所述连接插头设置于所述金属箱体远离所述第一腔体的侧壁并通过所述EMI滤波器与所述穿心电容电连接。本申请可以解决传统机载开关电源高频传导干扰抑制能力差、开口处电磁干扰泄漏严重的缺点。

Description

机箱结构及机载设备

技术领域

本申请涉及飞机电力系统技术领域，具体而言，涉及一种机箱结构及机载设备。

背景技术

飞机电力系统中，机载开关电源是一大电磁噪声源。电磁噪声不仅会干扰开关电源电路自身的正常工作，还会经由辐射和传导两种路径影响其他设备。机载设备为了满足GJB 150A中的环境测试要求，输出接口通常选用航空插头。为防止电磁噪声对其它装置造成影响，现有措施是在主板上设计EMI滤波器(电磁干扰滤波器)，并将开关电源用金属机箱完全密封起来。

传导干扰分为共模和差模干扰，1MHz以上的频段共模干扰占比大，低频段共差模干扰均有。常见的无源共模滤波器件有共模电感和Y电容。由于寄生电感的存在，Y电容在高频时的阻抗不减反增，失去滤波作用。为了滤除数十MHz的噪声，可以选用直接安装在金属面板上的穿心电容。

减少电磁干扰的最有效方法就是屏蔽，使用密封金属机箱可以屏蔽大部分的电磁干扰。然而设备上需要安装开关、航空插头、指示灯等，需要在机箱上开口，难以做到完全的屏蔽。航空插头和金属开关上镀有屏蔽层，配合自身的导电垫片可以对磁场起到一定的屏蔽作用，指示灯也可以通过金属屏蔽网减少电磁泄漏。但这些方法提供的电磁屏蔽能力小于金属机箱，严重时会导致电磁兼容测试失败。此外，输入输出导线上的高频干扰也会向外辐射。

普通设备中，穿心电容直接安装在机箱面板上，用作设备的对外输出接口。而机载设备为了满足GJB 150A中的环境测试要求，输出接口通常选用航空插头。

为了克服传统机载开关电源高频传导干扰抑制能力差、开口处电磁干扰泄漏严重的缺点，本申请提供了一种使用穿心电容和屏蔽隔间减小机载设备电磁干扰的机箱结构。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种机箱结构及机载设备，以解决传统机载开关电源高频传导干扰抑制能力差、开口处电磁干扰泄漏严重的缺点。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种机箱结构，包括：

金属箱体，所述金属箱体内设置有容纳腔；

金属隔板，所述金属隔板设置于所述容纳腔并将所述容纳腔分隔为第一腔体和第二腔体；

控制主板，所述控制主板设置于所述第一腔体；

穿心电容，所述穿心电容设置于所述金属隔板并与所述控制主板电连接；

EMI滤波器，所述EMI滤波器设置于所述第二腔体；以及

连接插头，所述连接插头设置于所述金属箱体远离所述第一腔体的侧壁并通过所述EMI滤波器与所述穿心电容电连接。

进一步地，所述EMI滤波器与所述第二腔体的侧壁之间具有间隔空间。

进一步地，所述间隔空间内填充有导电物质。

进一步地，所述连接插头通过紧固件连接在所述金属箱体远离所述第一腔体的侧壁上。

进一步地，所述连接插头与所述金属箱体连接的位置处设置有密封隔板。

进一步地，所述EMI滤波器的接地点通过螺柱与所述金属箱体的侧壁连接。

进一步地，所述金属隔板上设置有连接孔，所述穿心电容上设置螺柱段，所述穿心电容通过所述螺柱段连接在所述连接孔内。

进一步地，所述穿心电容为两个，两个所述穿心电容间隔设置于所述金属隔板上。

进一步地，所述连接插头为航空插头。

另一方面，本申请还提供了一种机载设备，包括机箱结构，所述机箱结构为上述的机箱结构。

相对于现有技术而言，本申请的技术方案至少具备如下技术效果：

本申请的机箱结构的连接插头与控制主板之间使用金属隔板隔开，在金属隔板上安装穿心电容，增加了机箱结构的电磁屏蔽能力，减小了连接插头开口处的电磁干扰泄露。与此同时，第二腔体内设置有EMI滤波板，分担了控制主板上EMI滤波器的压力，减小了MHz以内的传导干扰，充分利用了机箱结构的内部空间，能够提高机箱结构的模块化能力。

进一步地，本申请中的穿心电容作为共模干扰滤波器的一种，抑制了导线上高频共模传导干扰，减小了传导干扰和机箱结构外导线的辐射干扰；穿心电容安装在金属箱体内，外部接口使用连接插头，在金属箱体密封良好的情况下不受外界盐雾等环境的影响，不劣化环境试验的结果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例公开的机箱结构的主视图；

图2是本申请实施例公开的机箱结构的接地示意图；

图3是本申请实施例公开EMI滤波器的滤波测量时的结构示意图；

图4是未使用本申请的机箱结构时，在机载复合型二次电源变换器输入端测得的电磁干扰图；

图5为使用本申请的机箱结构时，在EMI滤波器输入端测得的电磁干扰。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、金属箱体；20、容纳腔；21、第一腔体；22、第二腔体；30、控制主板；40、穿心电容；50、EMI滤波板；60、连接插头；70、紧固件；80、密封隔板；90、金属隔板；100、间隔空间。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参见图1和图2所示，根据本申请的实施例，提供了一种机箱结构，该机箱结构包括金属箱体10、金属隔板90、控制主板30、穿心电容40、EMI滤波板50以及连接插头60。

其中，金属箱体10内设置有容纳腔20；金属隔板90设置于容纳腔20并将容纳腔20分隔为第一腔体21和第二腔体22；控制主板30设置于第一腔体21；穿心电容40设置于金属隔板90并与控制主板30电连接；EMI滤波板50设置于第二腔体22；连接插头60设置于金属箱体10远离第一腔体21的侧壁并通过EMI滤波板50与穿心电容40电连接。

具体来说，本申请中的金属箱体10可以是正方体、长方体、棱柱体或者其他异形体。该金属箱体10可以采用铜、铝、铁或者合金板等金属板制作而成。金属隔板90可以采用铜板、铝板或者铁板等制作而成。实际安装时，金属隔板90可以通过卡扣、螺钉、销钉或者焊接等方式固定在容纳腔20内以将容纳腔20分隔第一腔体21和第二腔体22。

进一步地，控制主板30可以通过螺钉、卡扣等固定安装在第一腔体21内，该控制主板30上设置有EMI滤波器等结构。

再次结合图1和图2所示，本实施例中的穿心电容40为两个，具体可以根据实际的使用需求进行设置，本申请中不作具体的限定。本申请的附图中示出了穿心电容40为两个时的情况，该两个穿心电容40间隔设置在金属隔板90上。实际安装时，在金属隔板90上设置有连接孔(图中未示出)，穿心电容40上设置有螺柱段或者螺栓等结构，安装时，该穿心电容40通过上述的螺柱段或者螺栓等连接在连接孔内，确保穿心电容40与金属隔板90之间的电连接可靠性，且结构简单，便于组装。当然，在本申请的其他实施方式中，穿心电容40还可以通过销钉、卡扣或者焊接等方式固定连接在金属隔板90上，只要是在本申请的构思下的其他变形方式，均在本申请的保护范围之内。实际设计时，该穿心电容40需要在10MHz以上频率保持容性。

进一步地，本申请中的EMI滤波板50又叫EMI电源滤波器，该EMI电源滤波器起到两个低通滤波器的作用：一个是衰减共模干扰，另一个是衰减差模干扰。该EMI电源滤波器能在阻带范围内衰减射频能量，而让工频无衰减，或者很少的衰减，就能通过EMI电源滤波器。EMI滤波板50设置于第二腔体22内，EMI滤波板50该EMI滤波板50连接在穿心电容40和连接插头60之间，分担了控制主板30上的EMI滤波器的压力，减小了10MHz以内的传导干扰，充分利用了金属箱体10的内部空间，并提供了一定的模块化能力。实际安装时，EMI滤波板50接地点通过螺柱与金属箱体10连接，当将金属箱体10接地时，即可将EMI滤波板50接地。

可选地，本实施例中的EMI滤波板50与金属隔板90和第二腔体22的侧壁之间具有间隔空间100，该间隔空间100内填充有导电物质，如此，不仅能够保证屏蔽性，还能够确保金属隔板90与金属箱体10的侧壁有可靠的电连接性。

可选地，本实施例中的连接插头60为航空插头。实际安装时，该连接插头60可以通过螺栓、螺钉或者销钉等紧固件70连接在第二腔体22的侧壁上，便于与EMI滤波板50连接。该连接插头60应选择能通过环境试验的型号。该连接插头60与第二腔体22的侧壁连接的位置处设置有密封隔板80，能够进一步提高本申请中的机箱结构的电磁屏蔽能力，减小了航空插头开口处的电磁干扰泄露。

根据以上的描述可以知道，本申请中的机箱结构由金属箱体10、金属隔板90、穿心电容40、EMI滤波板50、连接插头60构成。金属箱体10作为大地，穿心电容40、连接插头60通过导电垫片与金属箱体10紧密连接，EMI滤波板50单点接地。间隔空间100由金属箱体10内部增设金属隔板90分割空间获得，金属隔板90与金属箱体10间安装导电条增加屏蔽效果。

本申请中的机箱结构的组装过程大致包括以下步骤：

步骤一：在金属箱体10内部设计金属隔板90，与金属箱体10侧壁面板之间形成第一腔体21和第二腔体22；

步骤二：根据控制主板30传导干扰测试情况设计EMI滤波板50，安装在第二腔体22内；

步骤三：在金属隔板90上开连接孔并安装穿心电容40；

步骤四：穿心电容40一端接至第一腔体21内部的控制主板30上，另一端通过导线接至EMI滤波板50，再由EMI滤波板50接至连接插头60。

如图3所示，一次电源为一稳压电源，型号为FTG150-030，用于模拟机载开关电源的输入。LISN(Line Impedance Stabilization Network的缩写，即线路阻抗稳定网络。LISN是电力系统中电磁兼容测试中的一项重要辅助设备，它可以隔离电波干扰，提供稳定的测试阻抗，并起到滤波的作用)和频谱分析仪测量机载开关电源运行时产生的EMI幅值。阻性负载使用电子负载FT6430A。

如图4所示，使用传统设计结构时，机载开关电源输入侧在高频和机载开关电源开关频率处的电磁干扰明显超过GJB-151B-2013标准的要求。

如图5所示，在使用本发明的机箱结构后，机箱结构上的EMI滤波板50输入侧高频和机载开关电源开关频率处的电磁干扰低于GJB-151B-2013标准的要求。图5中仍有少许频点处传导干扰超标，经检测，超标频点由一次电源产生。

根据以上的结构可以知道，本申请的机箱结构的连接插头60与控制主板30之间使用金属隔板90隔开，在金属隔板90上安装穿心电容40，增加了机箱结构的电磁屏蔽能力，减小了连接插头60开口处的电磁干扰泄露。与此同时，第二腔体22内设置有EMI滤波板50，分担了控制主板30上EMI滤波器的压力，减小了10MHz以内的传导干扰，充分利用了机箱结构的内部空间，能够提高机箱结构的模块化能力。

进一步地，本申请中的穿心电容40作为共模干扰滤波器的一种，抑制了导线上高频共模传导干扰，减小了传导干扰和机箱结构外导线的辐射干扰；穿心电容40安装在金属箱体10内，外部接口使用连接插头60，在金属箱体10密封良好的情况下不受外界盐雾等环境的影响，不劣化环境试验的结果。

根据本申请的另一方面，提供了一种机载设备，该机载设备包括机箱结构，该机箱结构为上述实施例中的机箱结构。由于本实施例中的机载设备包括上述的机箱结构，因此，该机载设备具备机箱结构的所有技术效果，因为前文已经对机箱结构的技术效果进行了详细描述，此处不再赘述。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机箱结构，其特征在于，包括：

金属箱体(10)，所述金属箱体(10)内设置有容纳腔(20)；

金属隔板(90)，所述金属隔板(90)设置于所述容纳腔(20)并将所述容纳腔(20)分隔为第一腔体(21)和第二腔体(22)；

控制主板(30)，所述控制主板(30)设置于所述第一腔体(21)；

穿心电容(40)，所述穿心电容(40)设置于所述金属隔板(90)并与所述控制主板(30)电连接；

EMI滤波板(50)，所述EMI滤波板(50)设置于所述第二腔体(22)；以及

连接插头(60)，所述连接插头(60)设置于所述金属箱体(10)远离所述第一腔体(21)的侧壁并通过所述EMI滤波板(50)与所述穿心电容(40)电连接。

2.根据权利要求1所述的机箱结构，其特征在于，所述EMI滤波板(50)与所述第二腔体(22)的侧壁之间具有间隔空间(100)。

3.根据权利要求2所述的机箱结构，其特征在于，所述间隔空间(100)内填充有导电物质。

4.根据权利要求1所述的机箱结构，其特征在于，所述连接插头(60)通过紧固件(70)连接在所述金属箱体(10)远离所述第一腔体(21)的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的机箱结构，其特征在于，所述连接插头(60)与所述金属箱体(10)连接的位置处设置有密封隔板(80)。

6.根据权利要求1所述的机箱结构，其特征在于，所述EMI滤波板(50)的接地点通过螺柱与所述金属箱体(10)的侧壁连接。

7.根据权利要求1所述的机箱结构，其特征在于，所述金属隔板(90)上设置有连接孔，所述穿心电容(40)上设置螺柱段，所述穿心电容(40)通过所述螺柱段连接在所述连接孔内。

8.根据权利要求1所述的机箱结构，其特征在于，所述穿心电容(40)为两个，两个所述穿心电容(40)间隔设置于所述金属隔板(90)上。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的机箱结构，其特征在于，所述连接插头(60)为航空插头。

10.一种机载设备，包括机箱结构，其特征在于，所述机箱结构为权利要求1至9中任一项所述的机箱结构。

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