CN206180833U - 电磁兼容滤波器及家用电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电磁兼容滤波技术领域，公开了一种电磁兼容滤波器及家用电器，其中该电磁兼容滤波器包括：电源接口，电源接口用于连接至交流电源；整流模块，整流模块包含交流输入端口和直流输出端口，其中交流输入端口包含交流输入火线端口和交流输入零线端口，以及直流输出端口包含直流正极端口和直流负极端口；电容，电容位于整流模块和电源接口之间，且跨接整流模块的交流输入火线端口及交流输入零线端口；电感，电感的第一端连接至直流正极端口，在电感的第二端和直流负极端口之间适于连接负载。由此，提供一款设计简单、成本低廉且能使得家电产品符合家电EMC测试所规定的电磁兼容滤波器。
Description
技术领域
本实用新型涉及电磁兼容滤波技术领域，具体地，涉及一种电磁兼容滤波器及家用电器。
背景技术
电器设备通过电源线连接至电网，电器设备自身产生的干扰信号可以通过电源线传到电网上，对网上其他设备构成危害。为此，制定了家电EMC(Electro Magneticcompatibility电磁兼容性)测试法规规定了传导测试频率范围，以及该频段内信号的幅度限值，以保障电器设备接入电网不会对电网造成信号污染。
一方面，为了通过家电EMC测试，家电产商需要为家电产品增设EMC滤波电路。现有技术中一般是通过在电源端增设Π型或者多级低通滤波电路，并且该Π型或者多级低通滤波电路多采用基于共模电感加上差模滤波电路组成的的多阶滤波的方式，使得家电产品的能够通过EMC测试；但是，采用多级低通滤波电路会导致生产成本增大，更降低了电源转换效率，同时也增大了家电产品中电路设计的复杂程度。
另一方面，随着IEC 2016年新家电EMC测试法规的修订，将传导测试的频率范围由150kHz～30MHz变更为9KHz～30MHz。显然，针对旧家电EMC测试法规要求所设计的EMC滤波电路相对于家电产品的滤波效果已经无法满足EMC测试法规的要求。
由此可知，一款设计简单、成本低廉且能使得家电产品符合家电EMC测试所规定的电磁兼容滤波器是目前业界亟待解决的技术难题。
需要说明的是，以上技术问题是本发明人在实践本实用新型的过程中所发现的。
发明内容
本实用新型一方面的目的是提供一种设计简单、成本低廉且能使得家电产品通过家电EMC测试的电磁兼容滤波器；本实用新型另一方面的目的是提供一种包含上述电磁兼容滤波器的家用电器，用以至少解决上述背景技术中所阐述的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型实施例一方面提供一种电磁兼容滤波器，包括：
电源接口，上述电源接口用于连接至交流电源；
整流模块，上述整流模块包含交流输入端口和直流输出端口，其中上述交流输入端口包含交流输入火线端口和交流输入零线端口，以及上述直流输出端口包含直流正极端口和直流负极端口；
电容，上述电容位于上述整流模块和上述电源接口之间，且跨接上述整流模块的交流输入火线端口及上述交流输入零线端口；
电感，上述电感的第一端连接至上述直流正极端口，在上述电感的第二端和上述直流负极端口之间适于连接负载，其中上述负载包含电器控制电路。
优选地，上述电容为X型安规电容。
优选地，上述电容的电容量的大小为0.1uF～10uF。
优选地，上述电容的电容量的大小为2uF～5.5uF。
优选地，上述电感的电感量的大小为20uH～10mH。
优选地，上述电感的包含电感线圈和磁芯，上述电感的电感量的大小为200-400uH，以及上述磁芯为非晶磁芯。
优选地，上述电感的包含电感线圈和磁芯，上述电感的电感量的大小为300-450uH，以及上述磁芯为铁硅磁芯。
优选地，上述电感线圈包含铜漆包线和/或镀铜铝漆包线。
优选地，在该电磁兼容电路中：
其中，f指代上述电磁兼容滤波器的截止频率，L指代上述电感的电感值，C指代上述电容的电容值。
优选地，上述整流模块为整流桥。
本实用新型实施例另一方面提供一种家用电器，包括：上文上述的电磁兼容滤波器；电器控制电路，上述电器控制电路包含电源正极端口和电源负极端口；上述电源正极端口连接至上述电感的上述第二端，上述电源负极端口连接至上述电磁兼容滤波器中的上述直流负极端口。
通过上述技术方案，基于电感和电容所组成的具有低通滤波特性的电磁兼容滤波器，能够有效衰减或滤除电流的工作频段超过截止频率的高频噪声，对于衰减低频传导噪声具有明显的效果，并且该电磁兼容滤波器还具有结构设计简单、增加电能热转换效率，成本低的优点，非常适用于家用电器，尤其是应用在小型家电产品中。进一步地，由于该电磁兼容滤波器中包含有整流模块，使得该电磁兼容滤波器在具有电磁滤波功能的同时还具有整流的特性，能够被直接用作直流电源。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1示出的是本实用新型一实施例的电磁兼容滤波器的结构示意图；
图2示出的是应用图1所示的电磁兼容滤波器的框架示意图；
图3示出的是包含图1所示电磁兼容滤波器的家用电器在一实施例下的结构示意图；
图4A和图4B示出的是当电器电路回路中不包含滤波电路时，针对电器电路回路的EMC测试结果；
图5A和图5B示出的是当电器电路回路中包含Π型滤波器时，针对电器电路回路的EMC测试结果；
图6示出的是当电器电路回路中包含本实用新型实施例中的电磁兼容滤波电路时，针对电器电路回路的EMC测试结果。
附图标记说明
10、201 电磁兼容滤波器 20 家用电器
202 电器控制电路 ACL、ACN 交流电源接口
L1 电感 C1 差模电容
AC 整流桥交流端 V+ 整流桥直流正极端
V- 整流桥直流负极端
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
本技术领域技术人员可以理解，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在上述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
参见图1示出的是本实用新型一实施例的电磁兼容滤波器的结构示意图，其中，该电磁兼容滤波器10包括：交流电源接口ACL和ACN用于连接至交流电源；电容C1，电容C1的两端分别连接至交流电源接口ACL和ACN，由此基于该差模电容C1能够抑制差模干扰；整流桥，该整流桥的两个交流输入端(交流输入火线端口和交流输入零线端口)分别与交流电源接口ACL和ACN连接，并且在该电磁兼容滤波器中还包含有电感L1，该电感L1的一端连接至整流桥的直流正极端口V+，且在电感的第二端和所述直流负极端口V-之间适于连接负载。由此使得电磁兼容滤波器具有LC低通滤波特性。
为了使得本实施例更容易被公众所理解，以下公开该具有低通LC滤波特性电磁兼容滤波器的设计思想：电源接口(包含电源线)上的高频传导噪声可以用差模和共模噪声信号来描述；差模噪声在两传输导线之间流动，属于对非称性干扰；共模噪声在传出导线与地之间传输，属于对称性干扰，所以针对电源接口的低通滤波需要从差模和共模两方面入手。因此，本实施例中采用差模电容C1以抑制差模干扰。需要指出的是，本实用新型中的电磁兼容滤波器的技术要点的一部分在于电容C1、整流桥和电感L1在该电磁兼容滤波器中的相对位置。由于该电磁兼容滤波器所采用的具有LC低通滤波特性的电路设计方式，使得该电磁兼容滤波器具有一定的截止频率，能够将通过该电磁兼容滤波器的电流中超过该截止频率的频段的干扰信号进行衰减或滤除。
在本实施例的一些可选实施方式中，选择具有特定电感量的电感L1和具有特定电感量的电容C1，使得该电磁兼容滤波器具有优秀的低通LC滤波特性，以将电路的电磁兼容性校准至期望水平。优选地，电容C1适合选用大容量的X型的安规电容，该电容C1的耐压值应当超过交流电源的电压值，例如当将此电路接入中国的电网时，该差模电容C1的耐压值应当超过得220V；电感L1的电感线圈(未示出)可选用铜漆包线和/或镀铜铝漆包线；电感L1的磁芯(未示出)选自以下一种或多种：铁氧体、铁硅磁芯、铁粉磁芯、非晶磁芯，由此配合X型安规电容，能够实现良好的滤波效果。
需要说明的是，本实施例中的整流桥仅仅用做示例，该整流桥可以被其他元器件所替换，只要是能够实现相应的整流的功能效果的整流模块都应该属于本实用新型的保护范围内。结合图2，对本实施例所提供的电磁兼容滤波器的应用做进一步的阐述，在整流桥的直流输出端可连接电器控制电路，该交流电源可以选取市电电网，则相应地电源接口ACL和ACN可分别用于连接至市电网络的火线和零线。
参见图3示出的是包含图1所示电磁兼容滤波器的家用电器在一实施例下的结构示意图，该家用电器20包含电磁兼容滤波器201及电器控制电路202，关于电磁兼容滤波器201的具体结构可参考上文描述，故在此不加以赘述。该电磁兼容滤波器设置在靠近电源接口处，并与电控电路连接，能够有效控制工作状态下电控电路的工作电流频段，保障了工作状态下的电控电路不会干扰市电电网，能够符合EMC测试的规定要求。
可以理解的是，为了使得该家用电器20能够通过家电EMC测试，本实施例利用电磁兼容滤波器将传导电流频率降至EMC法规规定传导测试频段的下限值9KHz以下的一个值2KHz。关于其实现的工作原理，是利用电磁兼容滤波器201的LC低通滤波特性，基于其所具有的截止频率，将高于该截止频率电流的干扰信号进行衰减和滤除，其中该截止频率可以由电感L1的电感量和电容C1的电容量所确定；在本实施例中，关于电感L1和电容C1的选型和确定，应当根据所要求达到的EMC法规标准所确定的；进一步地，当电感L1的电感量的取值范围为20uH～10mH，电容C1的电容量的取值范围为0.1uF～10uF时，能有效保障因此确定的电磁兼容滤波器的截止频率能够满足EMC法规的要求；关于上述电感量和电容量取值范围的确定方法可以是：根据测试数据、余量要求而定出EMC滤波器的插损曲线，进而获取得到幅度衰减，将该幅度衰减/10倍频后的值作为该EMC滤波器的截止频率，然后根据该截止频率和电容量和电感量的对应关系换算以确定取值范围。
由于在滤波电路中，电容的作用就是通过高频阻隔低频，电容的电容量越大低频越不容易通过；在滤波过程中，小电容量的电容就是滤除高频，如本实用新型中电容量范围在0.1uF-10uF的电容，就是用来滤除高频，并且在滤波电路中搭配使用电感L1，能够实现较佳的滤波效果。更具体地，关于电感L1的电感量和电容C1的具体取值可以参考公式：其中f指代上述电磁兼容滤波器的截止频率；需要说明的是，为了符合当前家电EMC测试法规的要求，同时也考虑到滤波电路中噪声浮动的因素，应当将该电磁兼容滤波器的截止频率设置为EMC法规规定传导测试频段的下限值9KHz以下的一个值，本实施例中所选用的滤波电路的截止频率为2KHz，由此能够保障工作电流的频段在9KHz以上的干扰信号能够被有效滤除；可以理解的是，本实施例中的滤波电路的截止频率为2KHz仅仅作为示例，截止频率低于9KHz的滤波电路也应该是属于本实用新型所涵盖的保护范围。基于本实施例，仅仅利用一阶LC滤波电路，便能够使得家用电器满足EMC法规的要求；同时，相比于多阶滤波电路或Π型滤波电路，本实施例方案中的电路设计简单并能够有效降低家用电器的附加生产成本。
在本实施例中，家用电器20可以是电磁炉，因一般情况下电磁炉的电磁加热工作时的电流工作频段为20KHz～40KHz，很显然这样的电流工作频段是无法符合EMC测试法规的要求的。但是当采用了电磁兼容电路10之后，便可以实现在保障生产成本控制的条件下使得电磁炉能够通过家电EMC测试。可以理解的是，本实施例中的家用电器应不仅仅限定为电磁炉，还可以包含有洗衣机、空调等家用电器。
需要在此再次说明的是，本实用新型中所公开的电感、电容的特定选型，以及由此选型所确定的滤波电路，是实现本实用新型的实用新型目的的一个重要因素。可以这么理解，如果对于电感或电容的选型与本实用新型不同，是不能实现本实用新型的部分实用新型目标的。为了使本实用新型思想和效果更令公众所信服，下面将公开利用现有技术和图1所示直流电源执行EMC测试的相关仿真实验数据：
关于EMC测试对象的选用具体如下：
参照实验对象一：电器电路回路中不包含有电磁兼容滤波器，相应地其试验结果参照图4A和4B，EMC测试结论是：超标严重；
参照实验对象二：包含有通用Π型滤波器的电器电路回路，相应地其试验结果参照图5A和5B，EMC测试结论是：通过；
实验对象：包含本实用新型实施例中的电磁兼容滤波器，相应地其试验结果参照图6，EMC测试结论是：通过。
并且，虽然通用Π型滤波器和本实施例中的电磁兼容滤波器均能够实现通过EMC测试，但是通过对比图6结合图5A和图5B，可以发现：采用本实施例中的滤波器所带来的滤波效果比Π型滤波器还要优秀。.
现在此继续公开实验对象下该电磁兼容电路中的电容和电感的选型参数：安规薄膜X电容，其电容量为2-5.5uF；关于电感的选用：非晶电感：其电感量为200uH-400uH。由于篇幅的关系，本实用新型还对电感选用在电感量为300-450uH的铁硅电感进行了相应的测试，也能够获取通过EMC测试的实验结果。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (11)
1.一种电磁兼容滤波器，其特征在于，包括：
电源接口，所述电源接口用于连接至交流电源；
整流模块，所述整流模块包含交流输入端口和直流输出端口，其中所述交流输入端口包含交流输入火线端口和交流输入零线端口，以及所述直流输出端口包含直流正极端口和直流负极端口；
电容，所述电容位于所述整流模块和所述电源接口之间，且跨接所述整流模块的所述交流输入火线端口及所述交流输入零线端口；
电感，所述电感的第一端连接至所述直流正极端口，在所述电感的第二端和所述直流负极端口之间适于连接负载，其中所述负载包含电器控制电路。
2.根据权利要求1所述的电磁兼容滤波器，其特征在于：
所述电容为X型安规电容。
3.根据权利要求2所述的电磁兼容滤波器，其特征在于：
所述电容的电容量的大小为0.1uF～10uF。
4.根据权利要求2或3所述的电磁兼容滤波器，其特征在于：
所述电容的电容量的大小为2uF～5.5uF。
5.根据权利要求4所述的电磁兼容滤波器，其特征在于：
所述电感的电感量的大小为20uH～10mH。
6.根据权利要求5所述的电磁兼容滤波器，所述电感的包含电感线圈和磁芯，其特征在于：
所述电感的电感量的大小为200-400uH，以及
所述磁芯为非晶磁芯。
7.根据权利要求5所述的电磁兼容滤波器，所述电感的包含电感线圈和磁芯，其特征在于：
所述电感的电感量的大小为300-450uH，以及
所述磁芯为铁硅磁芯。
8.根据权利要求6或7所述的电磁兼容滤波器，其特征在于：
所述电感线圈包含铜漆包线和/或镀铜铝漆包线。
9.根据权利要求5所述的电磁兼容滤波器，其特征在于：
其中，f指代所述电磁兼容滤波器的截止频率，L指代所述电感的电感值，C指代所述电容的电容值。
10.根据权利要求1所述的电磁兼容滤波器，其特征在于：所述整流模块为整流桥。
11.一种家用电器，其特征在于，包括：
权利要求1-10任一项所述的电磁兼容滤波器；
电器控制电路，所述电器控制电路包含电源正极端口和电源负极端口；
所述电源正极端口连接至所述电感的所述第二端，所述电源负极端口连接至所述电磁兼容滤波器中的所述直流负极端口。
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|---|---|---|---|---|
| CN108075628A (zh) * | 2016-11-18 | 2018-05-25 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 电磁兼容滤波器及家用电器 |
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