CN209046517U - 一种适用于dc/dc电源结合浪涌抑制和emi滤波的电路 - Google Patents

Abstract

一种适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，包括浪涌抑制电路和EMI滤波电路，浪涌抑制电路包括供电电路、方波产生电路、N型MOSFET开关电路，N型MOSFET开关电路包括自举电路；供电电路用于对母线电压进行降压稳压后给运算放大器供电；方波产生电路产生方波信号提供给自举电路；N型MOSFET开关电路，通过自举电路对方波信号进行整流并增大栅源电压使N型MOSFET开启；EMI滤波电路包括共模滤波电路和差模滤波电路用于滤除DC/DC电源共模、差模噪声以及自举电路中产生的叠加N型MOSFET漏、源极噪声。本实用新型不仅能有效抑制自身噪声，直流损耗小、效率高，而且能对DC/DC电源的EMI噪声进行滤除，还可以有效减小开机浪涌电流，提高了设备供电的性能和可靠性。

Description

一种适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路

技术领域

本实用新型涉及电子设备供电系统技术领域，具体涉及一种适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路。

背景技术

供电系统是各种电子设备中不可缺少的组成部分，随着军用装备的发展和系统集成度的提高，电子设备的工作环境越来越复杂，其中系统内部的EMI噪声和开机浪涌电流带来的影响尤为突出，关系到整机工作性能和使用寿命。DC/DC电源作为供电系统的核心元器件，抑制其产生的EMI噪声和开机瞬间产生的浪涌需要设计相应的EMI滤波电路和浪涌抑制电路。通常的解决方法是在DC/DC电源的输入端串接基于MOSFET的浪涌抑制电路和EMI滤波器，但这种简单的串接会带来两个问题：1.输入正线采用P型MOSFET浪涌抑制电路在过压浪涌时，输出电压震荡、导通电阻大、效率低；2.输入地线采用N型MOSFET的浪涌电路在初次级地短接时，MOSFET常通导致浪涌电路失效。因此，需要将浪涌抑制电路与EMI滤波电路整合设计，以达到解决上述两个问题，同时又能有效抑制DC/DC电源噪声，提高设备电磁兼容性能的目的。

实用新型内容

本实用新型提出的一种适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，可解决传统在抑制EMI噪声和浪涌时在DC/DC电源的输入端串接基于MOSFET的浪涌抑制电路和EMI滤波器，存在输出电压震荡、导通电阻大、效率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，包括浪涌抑制电路和EMI滤波电路；

所述浪涌抑制电路包括供电电路、方波产生电路、带自举电路的N型MOSFET开关电路；供电电路用于对母线电压进行降压稳压后给运算放大器供电；所述方波产生电路产生方波信号提供给自举电路；所述带自举电路的N型MOSFET开关电路，通过自举电路对方波信号进行整流并增大栅源电压使N型MOSFET开启，达到直流电压缓启目的。

所述EMI滤波电路包括共模滤波电路和差模滤波电路，共模和差模滤波电路用于滤除DC/DC电源共模、差模噪声以及自举电路中产生的叠加N型MOSFET漏、源极噪声。

进一步的，所述供电电路包括二极管V1、稳压管V2、功率开关三极管V3、电阻R1和电容C1；所述电阻R1、二极管V1和稳压管V2依次串联在共模电感的输出正端与输出负端之间，所述功率开关三极管V3的基极接在电阻R1和二极管V1连接的节点处，V3的集电极与共模电感L1的输出正端连接，V3的发射极与电容C1和运算放大器N1的供电正端连接。

进一步的，所述方波产生电路包含运算放大器N1、电阻R2、R3、R4、R5、R6和电容C2；所述运算放大器N1的正向输入端与电阻R2、R3、R5相连，其反向输入端与电阻R6和电容C2相连；所述运算放大器N1的输出端通过电容C3与自举电路的输入端相连；所述电阻R2和R3串接运算放大器N1的供电正端和地端之间；所述电阻R4接在运算放大器N1的供电正端和输出端之间；所述电阻R5接在运算放大器N1的正向输入端和输出端之间；所述电阻R6接在运算放大器N1的反向输入端和输出端之间。

进一步的，所述带自举电路的N型MOSFET开关电路包括二极管V5、V6、电阻R7、电容C4和N型MOSFET的V4；所述二极管V5的阳级与二极管V6的阴极和电容C3相连，二极管V5的阴级与电阻R7、电容C4 以及N型MOSFET的V4栅极相连；所述二极管V6的阳级与电阻R7和电容C4的另一端以及N型MOSFET的V4源极相连；所述N型MOSFET的V4漏极与三极管V3的集电极相连。

进一步的，所述共模滤波电路包括共模电感L1和共模电容C8、C9；所述共模电感L1输入正端接电源输入正端，其输入负端接电源输入地；所述共模电容C8、C9串联接到输出正端和输出负端，共模电容C8、C9的中间节点接到外壳地上。

进一步的，所述差模滤波电路包括差模电感L2和差模电容C5、C6、C7以及电阻R8；所述差模电感L2串接在N型MOSFET的V4源极和输出正端之间；所述差模电容C5接在N型MOSFET的V4源极和输出负端之间；所述差模电容C6并接在输出正端和输出负端之间；所述差模电容C7与电阻R8串联后并接在输出正端和输出负端之间。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：

（1）本实用新型将涌抑制电路与EMI滤波电路整合设计，其优点在于不仅能有效抑制自身噪声，直流损耗小、效率高，而且能对DC/DC电源的EMI噪声进行滤除，还可以有效减小开机浪涌电流，提高了设备供电的性能和可靠性。

（2）本实用新型解决了正线采用P型MOSFET浪涌抑制电路在过压浪涌时输出电压震荡、导通电阻大、效率低和地线采用N型MOSFET浪涌电路在初次级地短接时产生的MOSFET常通导致浪涌电路失效等问题，具有较好的电磁兼容应用效果。

附图说明

图1是本实用新型的电路结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例的适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，包括浪涌抑制电路和EMI滤波电路；浪涌抑制电路包括供电电路、方波产生电路、带自举电路的N型MOSFET开关电路。供电电路对母线电压进行降压稳压后给运算放大器供电，方波产生电路产生方波信号提供给自举电路，自举电路对方波信号进行整流后增大栅源电压使MOSFET开启，达到直流电压软启目的。EMI滤波电路包括共模滤波电路和差模滤波电路。共模和差模滤波电路用于滤除DC/DC电源共模、差模噪声以及自举电路中产生的叠加N型MOSFET漏、源极噪声。

其中，所述供电电路包括二极管V1、稳压管V2、功率开关三极管V3、电阻R1和电容C1；所述电阻R1、二极管V1和稳压管V2依次串联在共模电感的输出正端与输出负端之间，所述功率开关三极管V3的基极接在电阻R1和二极管V1连接的节点处，V3的集电极与共模电感L1的输出正端连接，V3的发射极与电容C1和运算放大器N1的供电正端连接。电阻R1对稳压管V2的工作电流进行限制，二极管V1串接稳压管V2起到温度补偿作用，功率开关三极管V3工作在开关状态，电容C1起到滤波杂波吸收尖峰作用。

其中，所述方波产生电路包含运算放大器N1、电阻R2、R3、R4、R5、R6和电容C2；所述运算放大器N1的正向输入端与电阻R2、R3、R5相连，其反向输入端与电阻R6和电容C2相连；所述运算放大器N1的输出端通过电容C3与自举电路的输入端相连；所述电阻R2和R3串接运算放大器N1的供电正端和地端之间；所述电阻R4接在运算放大器N1的供电正端和输出端之间；所述电阻R5接在运算放大器N1的正向输入端和输出端之间；所述电阻R6接在运算放大器N1的反向输入端和输出端之间。电阻R2、R3、R4、R5和运算放大器N1构成迟滞比较电路，R4为上拉电阻，起增大驱动电流作用。电阻R6和电容C2构成充放电电路。通过调整电阻R2、R3、R5、R6和C2改变输出方波电压幅度和频率。

其中，所述带自举电路的N型MOSFET开关电路包括二极管V5、V6、电阻R7、电容C4和N型MOSFET的V4；所述二极管V5的阳级与二极管V6的阴极和电容C3相连，二极管V5的阴级与电阻R7、电容C4 以及N型MOSFET的V4栅极相连；所述二极管V6的阳级与电阻R7和电容C4的另一端以及N型MOSFET的V4源极相连；所述N型MOSFET的V4漏极与三极管V3的集电极相连。二极管V5、V6和电容C4构成自举电路，对输入的方波信号进行整流滤波增大N型MOSFET的栅源极电压使MOSFET开启，达到对输入电压缓启目的。电阻R7为泄放电阻，使电容C4快速放电并可以吸收尖峰干扰。

其中，所述共模滤波电路包括共模电感L1和共模电容C8、C9；所述共模电感L1输入正端接电源输入正端，其输入负端接电源输入地；所述共模电容C8、C9串联接到输出正端和输出负端，共模电容C8、C9的中间节点接到外壳地上。共模电感L1可以滤除自举电路中产生的叠加在N型MOSFET漏极噪声，保证母线干净。共模电感L1和共模电容C8、C9组成共模滤波电路可以有效抑制DC/DC电源共模噪声。

所述差模滤波电路包括差模电感L2和差模电容C5、C6、C7以及电阻R8；所述差模电感L2串接在N型MOSFET的V4源极和输出正端之间；所述差模电容C5接在N型MOSFET的V4源极和输出负端之间；所述差模电容C6并接在输出正端和输出负端之间；所述差模电容C7与电阻R8串联后并接在输出正端和输出负端之间。差模滤波电路不仅可以滤除自举电路中产生的叠加在N型MOSFET源极噪声，保证进入DC/DC电源母线干净，而且能有效抑制DC/DC电源差模噪声。

本实用新型的工作原理为：

供电电路通过电阻R1、二极管V1、稳压管V2和电容C1构成的稳压电路给运算放大器N1的供电。

方波产生电路通过电阻R2、R3、R4、R5和运算放大器N1构成迟滞比较电路以及R6和电容C2构成充放电电路形成方波，通过电容C3提供给自举电路。

带自举电路的N型MOSFET开关电路对输入的方波信号进行整流滤波增大N型MOSFET的栅源极电压使MOSFET开启，达到对输入电压缓启目的。

共模滤波电路中共模电感L1可以滤除自举电路中产生的叠加在N型MOSFET漏极噪声，保证母线干净。由共模电感L1和共模电容C8、C9组成共模滤波电路可以有效抑制DC/DC电源共模噪声。

差模滤波电路不仅可以滤除自举电路中产生的叠加在N型MOSFET源极噪声，保证进入DC/DC电源母线干净，而且能有效抑制DC/DC电源差模噪声。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，包括浪涌抑制电路和EMI滤波电路，其特征在于：

所述浪涌抑制电路包括供电电路、方波产生电路、N型MOSFET开关电路， 所述N型MOSFET开关电路包括自举电路；

所述供电电路用于对母线电压进行降压稳压后给运算放大器供电；

所述方波产生电路产生方波信号提供给自举电路；

所述N型MOSFET开关电路，通过自举电路对方波信号进行整流并增大栅源电压使N型MOSFET开启，达到直流电压缓启目的；

所述EMI滤波电路包括共模滤波电路和差模滤波电路，共模滤波电路和差模滤波电路用于滤除DC/DC电源共模、差模噪声以及自举电路中产生的叠加N型MOSFET漏、源极噪声。

2.根据权利要求1所述的适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，其特征在于：

所述供电电路包括二极管V1、稳压管V2、功率开关三极管V3、电阻R1和电容C1；

所述电阻R1、二极管V1和稳压管V2依次串联在共模电感的输出正端与输出负端之间，所述功率开关三极管V3的基极接在电阻R1和二极管V1连接的节点处，V3的集电极与共模电感L1的输出正端连接，V3的发射极与电容C1和运算放大器N1的供电正端连接。

3.根据权利要求2所述的适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，其特征在于：

所述方波产生电路包含运算放大器N1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C2；所述运算放大器N1的正向输入端与电阻R2、R3、R5相连，其反向输入端与电阻R6和电容C2相连；

所述运算放大器N1的输出端通过电容C3与自举电路的输入端相连；

所述电阻R2和电阻R3串接运算放大器N1的供电正端和地端之间；

所述电阻R4接在运算放大器N1的供电正端和输出端之间；

所述电阻R5接在运算放大器N1的正向输入端和输出端之间；

所述电阻R6接在运算放大器N1的反向输入端和输出端之间。

4.根据权利要求3所述的适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，其特征在于：

所述N型MOSFET开关电路包括二极管V5、二极管V6、电阻R7、电容C4和N型MOSFET的V4；

所述二极管V5的阳级与二极管V6的阴极和电容C3相连，二极管V5的阴级与电阻R7、电容C4 以及N型MOSFET的V4栅极相连；

所述二极管V6的阳级与电阻R7和电容C4的另一端以及N型MOSFET的V4源极相连；

所述N型MOSFET的V4漏极与三极管V3的集电极相连。

5.根据权利要求4所述的适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，其特征在于：

所述共模滤波电路包括共模电感L1和共模电容C8、共模电容C9；

所述共模电感L1输入正端接电源输入正端，其输入负端接电源输入地；所述共模电容C8、共模电容C9串联接到输出正端和输出负端，共模电容C8、C9的中间节点接到外壳地上。

6.根据权利要求5所述的适用于DC/DC电源结合浪涌抑制和EMI滤波的电路，其特征在于：

所述差模滤波电路包括差模电感L2和差模电容C5、差模电容C6、差模电容C7以及电阻R8；

所述差模电感L2串接在N型MOSFET的V4源极和输出正端之间；

所述差模电容C5接在N型MOSFET的V4源极和输出负端之间；

所述差模电容C6并接在输出正端和输出负端之间；

所述差模电容C7与电阻R8串联后并接在输出正端和输出负端之间。