CN208890367U - 一种电源线核电磁脉冲防护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源线核电磁脉冲防护器，包括壳体，所述壳体为矩形腔体结构，该腔体内设有一电路板；所述腔体由隔板分割成用于隔离干扰的隔离腔和用于集成元器件的集成腔，隔离腔的外侧壁上连接有电源输出线；所述集成腔内的电路板上集成有对电磁脉冲能量泄放的能量释放电路、对残余电压进行处理的LC低通滤波电路、进行二次隔离并在LC低通滤波电路后端使用的穿心滤波电路；所述能量释放电路包括热保护型压敏电阻组件、退耦电感组件、TVS管组件，所述保护型压敏电阻组件包括热保护型压敏电阻R1、热保护型压敏电阻R2、热保护型压敏电阻R3。

Description

一种电源线核电磁脉冲防护器

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种电源线核电磁脉冲防护器。

背景技术

滤波器作为将电路中的杂波信号滤除的设备，被广泛的应用在各种电子设备中，在通信设备、航空航天、舰载设备等特需领域中，电磁环境频带宽，场强大。通过采用特殊材质制作壳体能有效防止雷电环境下对滤波器的电磁干扰，但是雷电脉冲长时间通过滤波器后仍旧存在较大的残余电压。

目前国内外防雷击电磁脉冲设备主要是电涌保护器(SPD)，当有雷击电磁脉冲出现时，电涌保护器启动，泄放雷击电磁脉冲产生的危害电流。但是电涌保护器也存在自身的缺陷和不足：当电涌保护器启动泄放雷击电磁脉冲产生的危害电流时，由于电涌保护器内部元器件的非线性以及电涌保护器两端电源线等因素，电涌保护器后续残余危害电压与电涌保护器吸收雷电流大小有关，电涌保护器自身吸收雷电流越大，危害残余电压越高，对设备危害越大，防雷效果越差，而且电涌保护器很容易受外接电路故障的影响而造成内部电路的损坏，同时电涌保护器发生故障也容易影响被保护系统电路。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种对耦合到电源线上的电磁脉冲、雷电电磁脉冲等干扰进行泄放、滤波处理的电源线核电磁脉冲防护器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：一种电源线核电磁脉冲防护器，包括壳体，所述壳体为矩形腔体结构，该腔体内设有一电路板；所述腔体由隔板分割成用于隔离干扰的隔离腔和用于集成元器件的集成腔，隔离腔的外侧壁上连接有电源线；

所述集成腔内的电路板上集成有对电磁脉冲能量泄放的能量释放电路、对残余电压进行处理的LC低通滤波电路、进行二次隔离并在LC低通滤波电路后端使用的穿心滤波电路；

所述能量释放电路包括热保护型压敏电阻组件、退耦电感组件、TVS管组件，所述保护型压敏电阻组件包括热保护型压敏电阻R1、热保护型压敏电阻R2、热保护型压敏电阻R3；热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板的“匚”形腔，且热保护型压敏电阻R2、R3与热保护型压敏电阻R1之间断开布设；热保护型压敏电阻R1与隔板平行设置，热保护型压敏电阻R2与壳体的上侧边平行设置，热保护型压敏电阻R3与壳体的下侧边平行设置；

所述退耦电感组件包括电感L1、电感L2，电感L1、L2设在热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板的“匚”形腔内，且电感L1、电感L2靠近热保护型压敏电阻R1布设；

所述TVS管组件包括TVS管D3、TVS管D4、TVS管D5，TVS管D3、D4、D5也设置在热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板的“匚”形腔内，且三者之间间隔布设，TVS管D3热保护型压敏电阻R1平行设置，TVS管D4靠近热保护型压敏电阻R2并与其倾斜设置，TVS管D5靠近热保护型压敏电阻R3并与其倾斜设置。

其中，所述LC低通滤波电路包括电容C1、共模电感L3、电容C2，共模电感L3设置在热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板的“匚”形腔的开口部，电容C1间隔设在共模电感L3背对隔板的一侧，电容C2间隔设在共模电感L3正对隔板的一侧。

具体地，所述穿心滤波电路包括穿心电容C3、C4，穿心电容C3、C4固定在隔板上，并位于隔板所在集成腔的一侧上。

再有，所述能量释放电路中还包括壳体上与隔板平行的一侧设置的圆形连接器、发光二极管D1、二极管D2。

另外，所述能量释放电路中还包括设在热保护型压敏电阻R3朝向隔板侧的金属膜电容R。

进一步地，所述热保护型压敏电阻R1、R2、R3的型号均为TFMOV25S820，压敏电阻R1的引脚1接正极P、引脚2接负极N，压敏电阻R2引脚1接正极P、引脚2接地，压敏电阻R3的引脚1接负极N、引脚2接地；

压敏电阻R1的引脚4接正极P、引脚5接压敏电阻R2的引脚4，压敏电阻R2的引脚5接压敏电阻R3的引脚4，压敏电阻R3的引脚5与依次串接的发光二极管D1、二极管D2、电容R电连后与负极N相连。

进一步地，所述电感L1、L2相互并联在正极P和负极N上，电感L1的一端与正极电连，另一端分别与正极P和热敏电阻R1的引脚4；

电感L2的一端与负极N电连，另一端与电阻R的输出端电连后接负极N。

进一步地，所述TVS管D3接在正极P和负极N之间，负极同时与电容R的输出端电连；

TVS管D4一端与正极P电连，另一端接地，TVS管D5的一端与负极N和电容C1的输出端电连，另一端接地。

进一步地，所述LC低通滤波电路中共模电感L3的输入端与电容C1并联，共模电感L3的输出端与电容C2并联。

进一步地，所述穿心滤波电路中电容C2的输出端并联有依次串连的穿心电容C3、C4，穿心电容C3、C4的连接点之间接地。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

1、该防护器通过热保护型压敏电阻、退耦电感、TVS管的组合先对电磁脉冲能量进行泄放。由于元器件本身响应时间和电磁脉冲前沿上升时间不匹配导致核电磁脉冲经过前级防护电路后还有较大的残余电压，因此在前级能量释放电路后还加了LC低通滤波电路。利用电感、电容的尖峰吸收特性对残余电压进行吸收、缓冲处理。

2、同时LC低通滤波电路后端使用穿心滤波电路进行二次屏蔽隔离，这种形式的滤波电路能有效的滤除高频谐波的耦合。

3、防护器安装使用方便、损耗小、响应时间快、放电电流大、残压低、高频谐波少，能有效地对核电磁脉冲、雷电电磁脉冲进行防护。

4、各个元器件的占用空间，元器件之间的连续不会有过多的交叉，布局巧妙，从而获得了布局紧凑、空间利用率高的小面积电路板，同时滤波、抗干扰性能增强，缩小了整个产品的体积。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：壳体1、隔板3、共模电感L3B、电阻R5、TVS管组件6、电容C1A、退耦电感组件8、压敏电阻组件9、二极管D210、发光二极管D111、圆形连接器12、电源线13、穿心电容组件14。

实施例

参考图1～图2所示：一种电源线核电磁脉冲防护器，包括壳体1，所述壳体1为矩形腔体结构，该腔体内设有一PCB电路板；所述腔体由隔板3分割成用于隔离干扰的隔离腔和用于集成元器件的集成腔，隔离腔的外侧壁上连接有电源线13；所述集成腔内的电路板上集成有对电磁脉冲能量泄放的能量释放电路、对残余电压进行处理的LC低通滤波电路、进行二次隔离并在LC低通滤波电路后端使用的穿心滤波电路。本防护器利用隔板3将壳体1分隔为两个腔室，对电源线13核电磁脉冲进行屏蔽隔离处理，防止和电磁脉冲二次耦合。本防护器主要是根据核电磁脉冲的特性为差分信号线对设计的电磁脉冲防护器件。在不影响电源正常工作的前提下，对耦合到电源线13上的核电磁脉冲、雷电电磁脉冲等干扰进行泄放、滤波处理，保护后级的信号处理电路。

所述保护型压敏电阻组件9包括热保护型压敏电阻R1、热保护型压敏电阻R2、热保护型压敏电阻R3；热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板3的“匚”形腔，且热保护型压敏电阻R2、R3与热保护型压敏电阻R1之间断开布设；热保护型压敏电阻R1与隔板3平行设置，热保护型压敏电阻R2与壳体1的上侧边平行设置，热保护型压敏电阻R3与壳体1的下侧边平行设置。所述能量释放电路中还包括壳体1上与隔板3平行的一侧设置的圆形连接器12、发光二极管D111、二极管D210；所述能量释放电路中还包括设在热保护型压敏电阻R3朝向隔板3侧的金属膜电容C1。所述热保护型压敏电阻R1、R2、R3的型号均为TFMOV25S820，压敏电阻R1的引脚1接正极P、引脚2接负极N，压敏电阻R2引脚1接正极P、引脚2接地，压敏电阻R3的引脚1接负极N、引脚2接地；压敏电阻R1的引脚4接正极P、引脚5接压敏电阻R2的引脚4，压敏电阻R2的引脚5接压敏电阻R3的引脚4，压敏电阻R3的引脚5与依次串接的发光二极管D1、二极管D2、电容C1电连后与负极N相连。所述退耦电感组件8包括电感L1、电感L2，电感L1、L2设在热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板3的“匚”形腔内，且电感L1、电感L2靠近热保护型压敏电阻R1布设。所述电感L1、L2依次分别串连到正极线路和负极线路中，电感L1的一端与正极P电连，另一端分别与正极P和热敏电阻R1的引脚4；电感L2的一端与负极N电连，另一端与电容C1的输出端电连后接负极N。所述TVS管组件6包括TVS管D3、TVS管D4、TVS管D5，TVS管D3、D4、D5也设置在热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板3的“匚”形腔内，且三者之间间隔布设，TVS管D3热保护型压敏电阻R1平行设置，TVS管D4靠近热保护型压敏电阻R2并与其倾斜设置，TVS管D5靠近热保护型压敏电阻R3并与其倾斜设置；所述TVS管D3接在正极P和负极N之间，负极同时与电容C1的输出端电连；TVS管D4一端与正极P电连，另一端接地，TVS管D5的一端与负极N和电容C1的输出端电连，另一端接地。

其中，所述LC低通滤波电路包括电容C1、共模电感L3B、电容C1A，共模电感L3B设置在热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板3的“匚”形腔的开口部，电容C1AC1间隔设在共模电感L3BL3背对隔板3的一侧，电容C1A间隔设在共模电感L3BL3正对隔板3的一侧；所述LC低通滤波电路中共模电感L3B的输入端与电容C1A并联，共模电感L3B的输出端与电容C1A并联。所述穿心滤波电路包括穿心电容组件14，分别为C3、C4，穿心电容C3、C4固定在隔板3上，并位于隔板3所在集成腔的一侧上；所述穿心滤波电路中电容C1的输出端并联依次串连的穿心电容C3、C4，穿心电容C3、C4的连接点之间接地。

所述能量释放电路包括热保护型压敏电阻R5组件、退耦电感组件8、TVS管组件6，该防护器通过热保护型压敏电阻R5、退耦电感、TVS管的组合先对电磁脉冲能量进行泄放。由于元器件本身响应时间和电磁脉冲前沿上升时间不匹配导致核电磁脉冲经过前级防护电路后还有较大的残余电压，因此在前级能量释放电路后还加了LC低通滤波电路。利用电感、电容C1A的尖峰吸收特性对残余电压进行吸收、缓冲处理。同时LC低通滤波电路后端使用穿心滤波电路进行二次屏蔽隔离，这种形式的滤波电路能有效的滤除高频谐波的耦合。防护器安装使用方便、损耗小、响应时间快、放电电流大、残压低、高频谐波少，能有效地对核电磁脉冲、雷电电磁脉冲进行防护。使得各个元器件的占用空间，元器件之间的连续不会有过多的交叉，布局巧妙，从而获得了布局紧凑、空间利用率高的小面积电路板，同时滤波、抗干扰性能增强，缩小了整个产品的体积。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电源线核电磁脉冲防护器，包括壳体，所述壳体为矩形腔体结构，该腔体内设有一电路板；其特征在于：所述腔体由隔板分割成用于隔离干扰的隔离腔和用于集成元器件的集成腔，隔离腔的外侧壁上连接有电源线；

所述集成腔内的电路板上集成有对电磁脉冲能量泄放的能量释放电路、对残余电压进行处理的LC低通滤波电路、进行二次隔离并在LC低通滤波电路后端使用的穿心滤波电路；

所述能量释放电路包括热保护型压敏电阻组件、退耦电感组件、TVS管组件，所述保护型压敏电阻组件包括热保护型压敏电阻R1、热保护型压敏电阻R2、热保护型压敏电阻R3；热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板的“匚”形腔，且热保护型压敏电阻R2、R3与热保护型压敏电阻R1之间断开布设；热保护型压敏电阻R1与隔板平行设置，热保护型压敏电阻R2与壳体的上侧边平行设置，热保护型压敏电阻R3与壳体的下侧边平行设置；

所述退耦电感组件包括电感L1、电感L2，电感L1、L2设在热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板的“匚”形腔内，且电感L1、电感L2靠近热保护型压敏电阻R1布设；

所述TVS管组件包括TVS管D3、TVS管D4、TVS管D5，TVS管D3、D4、D5也设置在热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板的“匚”形腔内，且三者之间间隔布设，TVS管D3热保护型压敏电阻R1平行设置，TVS管D4靠近热保护型压敏电阻R2并与其倾斜设置，TVS管D5靠近热保护型压敏电阻R3并与其倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的一种电源线核电磁脉冲防护器，其特征在于：所述LC低通滤波电路包括电容C1、共模电感L3、电容C2，共模电感L3设置在热保护型压敏电阻R1、R2、R3形成的开口朝向隔板的“匚”形腔的开口部，电容C1间隔设在共模电感L3背对隔板的一侧，电容C2间隔设在共模电感L3正对隔板的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种电源线核电磁脉冲防护器，其特征在于：所述穿心滤波电路包括穿心电容C3、C4，穿心电容C3、C4固定在隔板上，并位于隔板所在集成腔的一侧上。

4.根据权利要求3所述的一种电源线核电磁脉冲防护器，其特征在于：所述能量释放电路中还包括壳体上与隔板平行的一侧设置的圆形连接器、发光二极管D1、二极管D2。

5.根据权利要求4所述的一种电源线核电磁脉冲防护器，其特征在于：所述能量释放电路中还包括设在热保护型压敏电阻R3朝向隔板侧的金属膜电容R。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种电源线核电磁脉冲防护器，其特征在于：所述热保护型压敏电阻R1、R2、R3的型号均为TFMOV25S820，压敏电阻R1的引脚1接正极P、引脚2接负极N，压敏电阻R2引脚1接正极P、引脚2接地，压敏电阻R3的引脚1接负极N、引脚2接地；

压敏电阻R1的引脚4接正极P、引脚5接压敏电阻R2的引脚4，压敏电阻R2的引脚5接压敏电阻R3的引脚4，压敏电阻R3的引脚5与依次串接的发光二极管D1、二极管D2、电容R电连后与负极N相连。

7.根据权利要求6所述的一种电源线核电磁脉冲防护器，其特征在于：所述电感L1、L2相互并联在正极P和负极N上，电感L1的一端与正极电连，另一端分别与正极P和热敏电阻R1的引脚4；

电感L2的一端与负极N电连，另一端与电阻R的输出端电连后接负极N。

8.根据权利要求7所述的一种电源线核电磁脉冲防护器，其特征在于：所述TVS管D3接在正极P和负极N之间，负极同时与电容R的输出端电连；

TVS管D4一端与正极P电连，另一端接地，TVS管D5的一端与负极N和电容C1的输出端电连，另一端接地。

9.根据权利要求8所述的一种电源线核电磁脉冲防护器，其特征在于：所述LC低通滤波电路中共模电感L3的输入端与电容C1并联，共模电感L3的输出端与电容C2并联。

10.根据权利要求9所述的一种电源线核电磁脉冲防护器，其特征在于：所述穿心滤波电路中电容C2的输出端并联有依次串连的穿心电容C3、C4，穿心电容C3、C4的连接点之间接地。