CN208128133U - 电磁干扰emi抑制电路、直流电源及电加热器具 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电磁干扰EMI抑制电路、直流电源及电加热器具，属于电磁干扰电路设计领域。其中，该电加热器具包含电热器、被加热体和为电热器供电的整流模块，被加热体与电源地线相连接，其中该EMI抑制电路包括：第一电容，其跨接电源地线和交流零线输入端；第二电容，其跨接电源地线和交流火线输入端；以及第三电容，其跨接整流模块的交流火线输入端和交流零线输入端；以及第一电感，其串联在电源地线和被加热体之间；第二电感，其串联在整流模块的交流零线输入端和第三电容与交流零线输入端的连接点之间。由此将EMI噪声反向传导并滤除，有效解决了共模及差模传导超标的问题，且提高了电加热器具在EMI测试传导下的EMI余量。

Description

电磁干扰EMI抑制电路、直流电源及电加热器具

技术领域

本实用新型涉及电磁干扰电路设计领域，具体地涉及一种电磁干扰EMI抑制电路、直流电源及电加热器具。

背景技术

随着人们对生活品质追求的不断提升，电加热器具(例如电饭煲等)受到了广大的市场消费者的青睐。在电加热器具的加热模式下，例如IH(induction heat，电磁加热)模式，通常为安全起见，器具底部或器具金属外壳会接地，而这些接地的引入导致了额外的电加热器具的EMI问题。具体地，在电加热器具加热食物的过程中，虽然大量的能量转化为了热量，但时仍然有部分能量通过地线传导向电网，此为EMI噪声的主要来源。

目前，相关技术中为了解决加热器具的EMI(electromagnetic interference,电磁干扰)问题，其通常会在火线或零线上设置共模抑制器件，以抑制因器具或者外壳地线引入的共模噪声的目的。但是，本申请的发明人在实践本申请的过程中发现上述相关技术中的技术方案至少存在如下缺陷：

第一，共模抑制器件个头比较大，需要占据电路板有限的空间，导致额外的结构空间，不利于产品的结构布局和设计。

第二，共模抑制器件成本较高。

第三，共模抑制器件发热量大，导致整机热转换效率降低。

第四，在电加热器具工作的过程中所产生的中低频差模噪声对于产品的EMC电磁兼容性能的优劣也存在一定的影响，而现有技术中却没有针对差模噪声进行有效处理的解决方案。

第五，新型电加热器具在工作过程中所产生的EMI噪声的频率较大，可以达到150KHz以上，使得该现有技术中的共模抑制器件无法很好地解决新型电加热器具的电磁干扰问题，令其难以通过EMC电磁兼容测试。

由此，一种成本低廉、热损耗低、占用体积小、且能够有效提高新型电加热器具的EMI余量的电路设计是目前业界的热门研究方向。

实用新型内容

本实用新型实施例一方面的目的是提供一种成本低廉、热损耗低、占用体积小、且能够有效提高电加热器具的EMI余量的电磁干扰EMI抑制电路。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种用于电加热器具的电磁干扰EMI抑制电路，该电加热器具包含电热器、被加热体和为所述电热器供电的整流模块，该整流模块的交流火线输入端和交流零线输入端分别连接交流电源的火线和零线，用于将所述交流电源的交流电转换为直流电并经由该整流模块的直流正极输出端和直流负极输出端输出，所述被加热体与电源地线相连接，其中该EMI抑制电路包括：第一电容，其跨接所述电源地线和所述交流零线输入端；第二电容，其跨接所述电源地线和所述交流火线输入端；以及第三电容，其跨接所述整流模块的所述交流火线输入端和所述交流零线输入端；以及第一电感，其串联在所述电源地线和所述被加热体之间；第二电感，其串联在所述整流模块的所述交流零线输入端和所述第三电容与所述交流零线输入端的连接点之间。

可选的，所述第一电感和所述第二电感为滤波电感。

可选的，所述第三电容为滤波电容器，以及所述滤波电容器由多个电容并联所组成。

具体的，所述第一电容及所述第二电容的电容量大小为100pF-4700pF，以及所述第三电容的电容量的大小为1μF-10μF。

在上述技术方案所提供的EMI抑制电路中，通过串联在整流模块的交流零线输入端和第三电容与交流零线输入端的连接点之间的第二电感，与跨接整流模块的交流火线输入端和交流零线输入端的第三电容一起组成低通LC滤波器，能够将电加热器具在加热过程中所产生的中低频的差模噪声也滤除掉；并且，由跨接电源地线和交流零线输入端的第一电容，和跨接电源地线和交流火线输入端的第二电容，以及串联在电源地线和被加热体之间第一电感一起组成低通LC滤波器，能够将新型电加热器具在工作过程中所产生的高频共模噪声从电源接口反向引导至EMI抑制电路，并将其滤除。由此，双管齐下，有效解决了共模、差模传导超标、EMI余量不足的问题，保障了电加热器具能够通过传导测试；并且，该EMI抑制电路中所选用的电子元器件成本低廉、热损耗低且占用体积小，使得该EMI抑制电路可以在各种电加热器具中推广应用。

本实用新型实施例另一方面的目的是提供一种成本低廉、热损耗低且能够有效提高电加热器具的EMI余量的直流电源。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种直流电源，包括：上述的用于电加热器具的电磁干扰EMI抑制电路；以及整流桥，该整流桥的交流火线输入端和交流零线输入端分别连接交流电源的火线和零线，用于将所述交流电源的交流电转换为直流电并经由该整流模块的直流正极输出端和直流负极输出端输出。

本实用新型实施例所提供的所述直流电源与上述EMI抑制电路相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型实施例又一方面的目的是提供一种具有较高的EMI余量的电加热器具。

为了实现上述目的，本实用新型实施例又一方面的目的是提供一种电加热器具，包括：电热器和被加热体；以及上述的直流电源，用于为所述电热器供电。

具体的，所述电热器包括电加热线圈盘和/或电磁加热感应线圈盘。

可选的，所述电源地线通过所述电加热线圈盘和/或所述电磁加热感应线圈盘的中心连接至所述被加热体。

可选的，所述电热器为电磁加热感应线圈盘，其中所述电加热器具还包括：IGBT，其连接至所述电磁加热感应线圈盘，且用于控制所述电磁加热感应线圈盘加热。

具体的，所述电加热器具包含以下中的任意一者：电饭煲、电压力锅、IH破壁机、电磁炉、炒菜机或电水壶。

本实用新型实施例所提供的所述电加热器具与上述电磁干扰EMI抑制电路相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型实施例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实施例的进一步理解，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实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型一实施例的EMI抑制电路的电路连接示意图；

图2是本实用新型一实施例的电加热器具的结构示意图。

附图标记说明

PE 电源地线 ACL 交流电源火线

ACN 交流电源零线 U 整流模块

H 电热器 C1、C2、C3 电容

L1、L2 电感 10 直流电源

20 电加热器具 201 驱动装置

202 IGBT 203 电磁加热感应线圈盘

B 被加热体

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例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实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1所示，用于电加热器具的EMI抑制电路设置有第一电容C1、第二电容C2和第一电感L1。其中该EMI抑制电路与整流模块U和电热器H关联设置，该整流模块U的交流火线输入端和交流零线输入端分别连接交流电源的火线和零线，用于将所述交流电源的交流电转换为直流电；以及，整流模块U用于为该电热器H供电，该电热器H用于为被加热体B提供热量。需说明的是，电热器H的加热类型可以是直流电加热型(例如由整流模块的正负极输出端直接供电)，也可以是交流电加热型(例如整流模块的输出端经由诸如IGBT而实施逆变驱动间接供电)，且都属于本实用新型的保护范围。另外，该被加热体B的类型可以是多样化的，其可以是与电加热器具的类型相对应，例如当电加热器具是电压力锅时，该被加热体可以是金属锅体；当电加热器具是电饭煲时，该被加热体可以是内锅等等。

为了安全起见，在本实用新型实施例中的电加热锅具的被加热体直接或间接连接电源地线(即PE线)接地，以实现接地，由此消除了被加热体可能被人触碰所导致的安全问题，例如当电加热器位于加热器具(诸如锅具)的底部时，该PE线可以是从该加热器具的底部(诸如锅底)所引出的。以电饭煲为例进行说明，处于工作状态的电饭煲内锅与磁钢接触，相应地该PE线可以是连接磁钢以实现间接连接至内锅。但是，本申请的发明人在实践本申请的过程中发现PE线从被加热体引出的同时，还增大了电源接口处的EMI噪声。因此，非常有必要对该安全型电加热锅具提出新的EMI抑制方案，以保障电加热器具的电磁兼容性能。

关于该EMI抑制电路的具体连接关系，可以是第一电容C1的两端分别跨接PE线和整流模块U的交流零线输入端；第二电容C2跨接PE线和整流模块U的交流火线输入端；以及，第一电感L1串联在PE线和被加热体B之间，其中电感L1相对于电容C1和C2的连接位置应不作限定，其可以是如图1所示的在电容C1和C2的一侧，也还可以是连接在(未图示的)C1和C2之间等。由此，通过C1、C2和L1组成LC低通滤波器，能够有效滤除PE线上感应到的共模噪声，尤其能够对频率在150KHz-30Mhz的高频共模噪声，具有优秀的抑制作用。

需说明的是，在电加热器具工作的过程中所产生的中低频的差模噪声对于产品的EMC电磁兼容性能的优劣也存在一定的影响，现有技术中也没有或忽略了针对电加热器具在加热过程中的所产生的差模噪声的处理。

有鉴于此，如图1所示的EMI抑制电路还公开了抑制差模噪声的技术方案，具体还包含第二电感L2和第三电容C3，其中第二电感L2串联在整流模块U的交流零线输入端和第三电容C3与交流零线输入端的连接点之间，第三电容C3跨接整流模块U的交流火线输入端和交流零线输入端。由此，电感L2和电容C3组成LC低通滤波器，能够有效滤除电热器H在工作过程中所传导的差模噪声，提高电加热器具整体的EMI余量；并且，由电感L2和电容C3所组成的低通滤波器能够有效抑制频率在9KHz-150Khz的中低频差模噪声；由此，本实用新型实施例所提供的EMI抑制电路对于中低频差模和高频共模的EMI噪声都具有良好的抑制作用，提高了电加热器具产品通过EMC电磁兼容测试结果的合格率。

具体地，该第一电感L1和第二电感L2可以是滤波电感，其一般可以采用铁氧体材料，但还可以采用其他的材料，例如该滤波电感可以是采用普通铁粉磁芯材质电感，还可以是非晶材质电感，也还可以是包含铁硅材质电感、铁硅铝材质电感的合金磁芯电感。以及，该EMI抑制电路的载体可以是PCB印制电路板。

为了实现安装有该EMI抑制电路的电加热器具能够在工频(50Hz)交流电源的环境下能够具有较佳的EMI余量和抗电磁干扰能力，本实用新型实施例还公开了EMI抑制电路中各元器件的具体选型参数。第一电容C1和第二电容C2是Y电容，其电容量可以选型为100pF-4700pF的电容量；以及第三电容C3可以是滤波电容器，其可以是相对于C1和C2具有更大电容量的安规电容，例如可以是1μF-10μF，并且该滤波电容器可以是一个电容，也可以是由多个更小电容量的电容通过并联所组成的，且当滤波电容器采用多个小电容并联方式所组成时，其可以更加显著地提高该滤波电容器的工作效果。

在图1中还示出了本实用新型实施例的一种直流电源10的示例，该直流电源10包含如上文实施例所描述的电磁干扰EMI抑制电路，以及整流模块U。具体地，该整流模块U可以是整流桥，其还可以是整流桥和其他起整流效果的辅助器件。以及，如图1还示出了一种电加热器具20，该电加热器具20包含电热器H和直流电源10。具体地，该电热器H可以是电加热线圈盘，也还可以是电磁加热感应线圈盘或其组合，该电热器H的线圈类型可以是取决于该电加热器具20的加热方式，例如当电加热器具20具有电磁感应加热(IH,InductionHeating)模式时，电热器H可以是选用电磁加热感应线圈盘。当采用电加热线圈盘和/或电磁加热感应线圈盘作为电热器时，为了便于电器内部布线，本实用新型实施例还提出可以将PE线通过线圈盘的中心连接被加热体(未示出)。

需说明的是，在IH型电加热器具的工作过程中，可以通过IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)控制输出电力到电磁加热感应线圈盘以形成震荡电路，并对外输出震荡信号；其中，该震荡信号的一部分经过整流桥向电源接口传输，而另一部分被电加热器具所拾取以形成涡流，以加热器具里面的食物；但是，在此加热过程中，存在部分能量会沿着导线反向传输到了电网，即一部分以电磁场的形式向空间辐射，另一部分能量通过锅具的地线传导向电网，以上的这些都会导致该电加热器具无法通过高标准的传导测试，而导致电加热器具无法满足EMI测试的要求。

如图2示出的本实用新型一实施例的电加热器具20的结构示意图，该电加热器具20包含驱动装置201、与驱动装置201连接的IGBT 202、与IGBT 202连接的电磁加热感应线圈盘203和用于输出直流电的直流电源10。其中，驱动装置201用于输出驱动信号，IGBT 201用于接收该驱动信号，并可以根据该驱动信号来控制电磁加热感应线圈盘203工作及加热。关于直流电源10的细节和效果可以参考上文的描述，由此使得图2所示的电加热器具20能够有效滤除经过PE线的高频噪声，并降低向外辐射的电磁场的磁场强度，提高产品的EMI余量和抗电磁干扰能力。需说明的是，该图2所示的关于IGBT的驱动信号和提供驱动信号的驱动装置是示例性的，IGBT还可以基于其他的方式来控制电磁加热感应线圈盘工作和加热，且都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型实施例的一方面的应用上，电加热器具20可以是各种电热型家用电器，其例如可以是电饭煲、电压力锅、电磁炉、IH破壁机、炒菜机或电水壶等。本实用新型实施例尤其可以被应用于底部加热型的电加热锅具中，在这些底部加热型电加热锅具中，加热器是位于电加热锅具的底部的。需说明的是，在现有技术的电加热器具中，PE线只能够起到保护的作用，但同时EMI噪声也会经由PE线引导或传递至电源接口，导致产品的电磁兼容性降低；在应用了本实用新型实施例所公开的技术方案之后，使得电加热器具20不会将EMI噪声引至电源接口，而是会将该噪声反向引导并进行滤除，由此提高产品的抗电磁干扰能力。

关于本实用新型实施例的实施在经济效应方面的说明，在目前的家电产品的EMI电路设计中所使用的共模抑制器件，其价格通常都在一元钱以上，其在家电生产零部件中属于成本比较高的器件，且其抗干扰效果也不显著，也无法保障电加热器具在进行传导测试时的EMI余量能达到测试要求。相比之下，本实施例中的电加热器具20由于采用了上述的EMI抑制方案，在有效抑制EMI噪声的前提下，还能够实现较低的生产成本，具有较佳的市场推广价值。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例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实施例的保护范围。

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，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例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实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于电加热器具的电磁干扰EMI抑制电路，其特征在于，该电加热器具包含电热器、被加热体和为所述电热器供电的整流模块，该整流模块的交流火线输入端和交流零线输入端分别连接交流电源的火线和零线，用于将所述交流电源的交流电转换为直流电并经由该整流模块的直流正极输出端和直流负极输出端输出，所述被加热体与电源地线相连接，其中该EMI抑制电路包括：

第一电容，其跨接所述电源地线和所述交流零线输入端；

第二电容，其跨接所述电源地线和所述交流火线输入端；以及

第三电容，其跨接所述整流模块的所述交流火线输入端和所述交流零线输入端；以及

第一电感，其串联在所述电源地线和所述被加热体之间；

第二电感，其串联在所述整流模块的所述交流零线输入端和所述第三电容与所述交流零线输入端的连接点之间。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电感和所述第二电感为滤波电感。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第三电容为滤波电容器，以及所述滤波电容器由多个电容并联所组成。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电容及所述第二电容的电容量大小为100pF-4700pF，以及所述第三电容的电容量的大小为1μF-10μF。

5.一种直流电源，其特征在于，包括：

如权利要求1-4中任一项所述的用于电加热器具的电磁干扰EMI抑制电路；以及

整流桥，该整流桥的交流火线输入端和交流零线输入端分别连接交流电源的火线和零线，用于将所述交流电源的交流电转换为直流电并经由该整流模块的直流正极输出端和直流负极输出端输出。

6.一种电加热器具，其特征在于，包括：

电热器和被加热体；以及

如权利要求5所述的直流电源，用于为所述电热器供电。

7.根据权利要求6所述的电加热器具，其特征在于，所述电热器包括电加热线圈盘和/或电磁加热感应线圈盘。

8.根据权利要求7所述的电加热器具，其特征在于，电源地线通过所述电加热线圈盘和/或所述电磁加热感应线圈盘的中心连接至所述被加热体。

9.根据权利要求7所述的电加热器具，其特征在于，所述电热器为电磁加热感应线圈盘，其中所述电加热器具还包括：

驱动装置，用于输出驱动信号；

IGBT，其连接至所述电磁加热感应线圈盘、所述直流电源和所述驱动装置，且用于根据所述驱动信号来控制所述电磁加热感应线圈盘加热。

10.根据权利要求6所述的电加热器具，其特征在于，所述电加热器具包含以下中的任意一者：电饭煲、电压力锅、电磁炉、IH破壁机、炒菜机或电水壶。