CN114815983B - 一种混合式滤波主板及服务器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合式滤波主板及服务器，涉及模拟电路滤波处理技术领域，包括：电源V1、电感L1、共模电感器L2、共模电感器L3、电容C1、电容C2、电容C5、电阻R1、电阻R2以及DC/DC控制器；共模电感器L2、共模电感器L3以及电容C2分别安装在主板上；电源V1正极与电感L1，电感L1分别与电容C1和共模电感器L2接口一连接；电源V1负极、电阻R1以及共模电感器L2接口二分别接地；共模电感器L3接口四与电阻R2第一端连接。本发明将共模电感器和电容固定到主板上，解决了电容需要堆栈在共模电感器上方，导致产生寄生电感与电阻的问题，保证了服务器的稳定运行。

Description

一种混合式滤波主板及服务器
技术领域
本发明涉及模拟电路滤波处理技术领域，尤其涉及一种混合式滤波主板及服务器。
背景技术
EMI(Electro Magnetic Interference)直译为电磁干扰，是指电子设备(干扰源)通过电磁波对其他电子设备产生干扰的现象。例如当看电视的时候，旁边有人使用电吹风或电剃须刀之类的家用电器，电视屏幕上会出现的雪花噪点；电饭锅煮不熟米饭；关闭了的空调会自行启动，这些都是常见的电磁干扰现象。
EMI的抑制主要是依靠EMI抑制组件，由于服务器电源功率密度日益增加，因此服务器有效的利用空间被占用，导致电气元件集中的安装到服务器的电路板上。比如服务器的电路板中配置了多个电容以及共模电感器，由于空间限制，电容需要堆栈在共模电感器上方，导致产生寄生电感与电阻，影响电路的稳定运行。同时电容会存在寄生电容与电阻，增加电路干扰。
发明内容
本发明提供一种混合式滤波电路，本发明可以将电气元件分开设置，并保持间距，防止产生寄生电感与电阻，影响电路的稳定运行。
具体来讲，混合式滤波主板包括：电源V1、电感L1、共模电感器L2、共模电感器L3、电容C1、电容C2、电容C5、电阻R1、电阻R2以及DC/DC控制器；
共模电感器L2、共模电感器L3以及电容C2分别安装在主板上；
电源V1正极与电感L1第一端连接，电感L1第二端分别与电容C1第一端和共模电感器L2接口一连接；电容C1第二端与电阻R1第一端连接；
电源V1负极、电阻R1第二端以及共模电感器L2接口二分别接地；
共模电感器L2接口三、电容C2第二端分别与共模电感器L3接口二连接；
共模电感器L2接口四、电容C2第一端分别与共模电感器L3接口一连接；
共模电感器L3接口四与电阻R2第一端连接，电阻R2第二端分别与电容C5第一端和DC/DC控制器电源端连接；电容C5第二端接地；
共模电感器L3接口三接地。
进一步需要说明的是，共模电感器L2、共模电感器L3以及电容C2之间设置有间距。
进一步需要说明的是，电容C2固设在主板上，电容C2的第一端引脚与共模电感器L3接口一和共模电感器L2接口四直连；
电容C2的第二端引脚与共模电感器L3接口三和共模电感器L2接口二直连。
进一步需要说明的是，还包括：电容C3和电容C4；
DC/DC控制器的ITH引脚通过电容C4接地；
DC/DC控制器的RUN/SS引脚通过电容C3接地。
进一步需要说明的是，DC/DC控制器采用LTC3873控制器。
进一步需要说明的是，共模电感器L2和共模电感器L3分别采用744830007215共模电感器。
进一步需要说明的是，电感L1为50uH至55uH；
电源V1为48v电源；
共模电感器L2为0.7mH至0.75mH；
共模电感器L3为0.7mH至0.75mH。
进一步需要说明的是，电容C1为250nF至270nF；
电容C2为2.2uF至2.5uF；
电容C5为4.7uF至5uF。
进一步需要说明的是，电阻R1为50Ω至55Ω；
电阻R2为20KΩ至21KΩ。
本发明还提供一种服务器，包括：混合式滤波主板。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的混合式滤波主板中，通过将电容C2固设在主板上，电容C2的第一端引脚与共模电感器L3接口一和共模电感器L2接口四直连；电容C2的第二端引脚与共模电感器L3接口三和共模电感器L2接口二直连。解决了电容需要堆栈在共模电感器上方，导致产生寄生电感的问题。将电容C2的引脚直接连接到共模电感器L3接口一和共模电感器L2接口，减少电容C2脚的长度，也可大大减少寄生电感。
混合式滤波主板中的DC/DC控制器减小了反激式、升压型和SEPIC电源的尺寸，并降低了复杂性。DC/DC控制器含有设计额定功率高达25W的高效率单端隔离和非隔离反激式转换器所必需的所有功能。
DC/DC控制器具有3.9V欠压闭锁功能的版本，允许转换器用5V至高达75V的输入电源启动和工作。这使得DC/DC控制器适用于实现从5V输入电源到12V、24V、48V和更高输出电压的升压型转换。而本发明中的电源V1为48v电源；满足DC/DC控制器的使用要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为混合式滤波主板示意图；
图2为服务器示意图。
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做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。
本发明是为了解决服务器电气元件相互干扰的问题。也就是说由于服务器内部的主板上电气元件安装的距离较紧密，特别是由于空间限制，电容需要堆栈在共模电感器上方，导致产生寄生电感与电阻，影响电路的稳定运行。
而在本发明提供的混合式滤波主板中，将电阻元件、电感元件以及电容元件分开设置，并分别安装到主板上，电阻元件、电感元件以及电容元件之间设置间距，减少或避免因寄生电感或寄生电容而相互干扰。
具体来讲，如图1所示，混合式滤波主板包括：电源V1、电感L1、共模电感器L2、共模电感器L3、电容C1、电容C2、电容C5、电阻R1、电阻R2以及DC/DC控制器；
共模电感器L2、共模电感器L3以及电容C2分别安装在主板上；电源V1正极与电感L1第一端连接，电感L1第二端分别与电容C1第一端和共模电感器L2接口一连接；电容C1第二端与电阻R1第一端连接；
电源V1负极、电阻R1第二端以及共模电感器L2接口二分别接地；共模电感器L2接口三、电容C2第二端分别与共模电感器L3接口二连接；共模电感器L2接口四、电容C2第一端分别与共模电感器L3接口一连接；共模电感器L3接口四与电阻R2第一端连接，电阻R2第二端分别与电容C5第一端和DC/DC控制器电源端连接；电容C5第二端接地；共模电感器L3接口三接地。
本发明为了能够减少或避免因寄生电感或寄生电容而相互干扰。共模电感器L2、共模电感器L3以及电容C2之间设置有间距。
而且本发明通过将电容C2固设在主板上，电容C2的第一端引脚与共模电感器L3接口一和共模电感器L2接口四直连；电容C2的第二端引脚与共模电感器L3接口三和共模电感器L2接口二直连。解决了电容需要堆栈在共模电感器上方，导致产生寄生电感的问题。将电容C2的引脚直接连接到共模电感器L3接口一和共模电感器L2接口，减少电容C2脚的长度，也可大大减少寄生电感。
在本发明的一种实施例中，基于混合式滤波主板，以下将给出一种可能的实施例对其具体的实施方案进行非限制性阐述。
混合式滤波主板还包括：电容C3和电容C4；DC/DC控制器的ITH引脚通过电容C4接地；DC/DC控制器的RUN/SS引脚通过电容C3接地。而本发明中的DC/DC控制器采用LTC3873控制器。电容C3和电容C4
DC/DC控制器为稳定频率、电流形式、升压、反激式或SEPIC型DC/DC控制器，DC/DC控制器用于在高输入和输出电压转换器使用中驱动一个N沟道功率MOSFET。DC/DC控制器具有软起动功能，可利用电容C2、电容C3和电容C4来设置。
DC/DC控制器可以提供±1.5％的输出电压准确度，且静态电流耗费仅为300μA(在正常操作期间)和55μA(在微功率发动期间)。
作为本发明的一种优选方式，DC/DC控制器选用一个9.3V内部并联稳压器时，DC/DC控制器能够经过一个电阻器从一个高输入电压来供电，也能够直接从一个9V或更低的低阻抗DC电压来供电。
DC/DC控制器减小了反激式、升压型和SEPIC电源的尺寸，并降低了复杂性。DC/DC控制器含有设计额定功率高达25W的高效率单端隔离和非隔离反激式转换器所必需的所有功能。
DC/DC控制器启动时输入可从9V变化到75V的宽输入电压范围应用，DC/DC控制器在启动后将在4V至75V范围内保持工作。使用户能够用一个电源同时满足标称值为48V、24V和12V的输入系统要求。
DC/DC控制器具有3.9V欠压闭锁功能的版本，允许转换器用5V至高达75V的输入电源启动和工作。这使得DC/DC控制器适用于实现从5V输入电源到12V、24V、48V和更高输出电压的升压型转换。而本发明中的电源V1为48v电源；满足DC/DC控制器的使用要求。
DC/DC控制器允许使用多种外部MOSFET实现不同的拓扑。DC/DC控制器可以调节低至0.8V的输出电压，具有限制浪涌电流的集成软启动功能，减轻了输出电压过冲。工作频率固定在200kHz，而且直到轻负载时一直保持恒定频率工作，从而在宽负载电流范围内产生了较低的低频噪声。DC/DC控制器具有50uA的超低启动电流，允许使用大的输入电阻和小的电容器，以实现低功耗和电源快速启动。DC/DC控制器的备用静态电流为300uA。
共模电感器L2和共模电感器L3分别采用744830007215共模电感器。
共模电感器中具有滤波电路，La和Lb。其中，两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制反向)。这样，当主板中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)；当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流，达到滤波的目的。
共模电感器将这个滤波电路一端接干扰源，另一端接被干扰设备，则共模电感器和C2就构成两组低通滤波器，可以使主板上的共模EMI信号被控制在很低的电平上。主板既可以抑制外部的EMI信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号，能有效地降低EMI干扰强度。
作为本发明的各个电气元件的参数来讲，电感L1为50uH至55uH；电源V1为48v电源；共模电感器L2为0.7mH至0.75mH；共模电感器L3为0.7mH至0.75mH。
电容C1为250nF至270nF；电容C2为2.2uF至2.5uF；电容C5为4.7uF至5uF。电阻R1为50Ω至55Ω；电阻R2为20KΩ至21KΩ。
当然作为一种优选的参数配置，电感L1为50uH；电源V1为48v电源；共模电感器L2为0.7mH；共模电感器L3为0.7mH。电容C1为250nF；电容C2为2.2uF；电容C5为4.7uF。电阻R1为50Ω；电阻R2为20KΩ。这个方式可以实现主板功能的同时，还可以降低干扰，满足主板的功能实现。
基于上述混合式滤波主板，如图2所示，本发明还提供服务器，服务器中可以配置混合式滤波主板。在将主板应用到服务器上时，可以结合电源V1、电感L1、共模电感器L2、共模电感器L3、电容C1、电容C2、电容C5、电阻R1、电阻R2以及DC/DC控制器的配置需要，设置相应的参数，比如作为一种实时方式，将电感L1为50uH；电源V1为48v电源；共模电感器L2为0.7mH；共模电感器L3为0.7mH。电容C1为250nF；电容C2为2.2uF；电容C5为4.7uF。电阻R1为50Ω；电阻R2为20KΩ。
基于上述混合式滤波主板，由于共模电感器L2、共模电感器L3以及电容C2分别安装在主板上；共模电感器L2、共模电感器L3以及电容C2之间设置有间距，避免了现有技术中将电容安装在共模电感器上的问题，也就是如果将电容安装在共模电感器上，导致产生寄生电感与电阻，影响电路的稳定运行。同时电容会存在寄生电容与电阻，增加电路干扰。
而本发明中，将结合电源V1、电感L1、共模电感器L2、共模电感器L3、电容C1、电容C2、电容C5、电阻R1、电阻R2以及DC/DC控制器分别布局，减少和降低了相互干扰，提高到了服务器运行的稳定性。
混合式滤波主板可以使用多种外部MOSFET实现不同的拓扑。实现服务器连接的扩展方式，混合式滤波主板可以调节低至0.8V的输出电压，具有限制浪涌电流的集成软启动功能，减轻了输出电压过冲。提升服务器运行稳定性。
混合式滤波主板可以轻负载时一直保持恒定频率工作，从而在宽负载电流范围内产生了较低的低频噪声。混合式滤波主板具有50uA的超低启动电流，允许使用大的输入电阻和小的电容器，以实现低功耗和电源快速启动。
当然作为本发明提供的混合式滤波主板来讲，除了应用到服务器上，还可以在诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、个人数字助理(PDA，PersonalDigital Assistant)、平板电脑(PAD)、便携式多媒体播放器(PMP，Portable MediaPlayer)、导航装置等等上使用，解决装置内部电气元件产生寄生电感与电阻，影响电路的稳定运行的问题。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种混合式滤波主板，其特征在于，包括：电源V1、电感L1、共模电感器L2、共模电感器L3、电容C1、电容C2、电容C5、电阻R1、电阻R2以及DC/DC 控制器；
共模电感器L2、共模电感器L3以及电容C2分别安装在主板上；
电源V1正极与电感L1第一端连接，电感L1第二端分别与电容C1第一端和共模电感器L2接口一连接；电容C1第二端与电阻R1第一端连接；
电源V1负极、电阻R1第二端以及共模电感器L2接口二分别接地；
共模电感器L2接口三、电容C2第二端分别与共模电感器L3接口二连接；
共模电感器L2接口四、电容C2第一端分别与共模电感器L3接口一连接；
共模电感器L3接口四与电阻R2第一端连接，电阻R2第二端分别与电容C5第一端和DC/DC 控制器电源端连接；电容C5第二端接地；
共模电感器L3接口三接地。
2.根据权利要求1所述的混合式滤波主板，其特征在于，
共模电感器L2、共模电感器L3以及电容C2之间设置能够减少或避免因寄生电感或寄生电容而相互干扰的间距。
3.根据权利要求1所述的混合式滤波主板，其特征在于，
电容C2固设在主板上，电容C2的第一端引脚与共模电感器L3接口一和共模电感器L2接口四直连；
电容C2的第二端引脚与共模电感器L3接口三和共模电感器L2接口二直连。
4.根据权利要求1所述的混合式滤波主板，其特征在于，
还包括：电容C3和电容C4；
DC/DC 控制器的ITH引脚通过电容C4接地；
DC/DC 控制器的RUN/SS引脚通过电容C3接地。
5.根据权利要求1或4所述的混合式滤波主板，其特征在于，
DC/DC 控制器采用LTC3873控制器。
6.根据权利要求1所述的混合式滤波主板，其特征在于，
共模电感器L2和共模电感器L3分别采用744830007215共模电感器。
7.根据权利要求1所述的混合式滤波主板，其特征在于，
电感L1为50uH至55uH；
电源V1为48v电源；
共模电感器L2为0.7mH至0.75mH；
共模电感器L3为0.7mH至0.75mH。
8.根据权利要求1所述的混合式滤波主板，其特征在于，
电容C1为250nF至270nF；
电容C2为2.2 uF至2.5 uF；
电容C5为4.7uF至5uF。
9.根据权利要求1所述的混合式滤波主板，其特征在于，
电阻R1为50Ω至55Ω；
电阻R2为20 KΩ至21KΩ。
10.一种服务器，其特征在于，包括：如权利要求1至9任意一项所述的混合式滤波主板。
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