CN209267174U - 用于保护电子器件的装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于保护电子器件的装置和电子设备。一种用于保护电子器件(102)的装置(100)，包括：电绝缘片(104)，沿着与所述电子器件(102)的平面垂直的第一方向(X)被设置在所述电子器件(102)的一侧；电磁屏蔽板(106)，沿着所述第一方向(X)被设置在所述电子器件(102)的两侧；以及钳位滤波电路(108)，包括与所述电子器件(102)的输入电耦合的输出(O)。根据本实用新型的实施例的用于保护感测设备中的电子器件的装置能够在有限尺寸下提供了对电子器件的更全面的抗浪涌防护，同时允许感测设备具有更高的测量精度。

Description

用于保护电子器件的装置和电子设备

技术领域

本公开涉及用于保护电子器件的装置和电子设备。

背景技术

浪涌保护器作为针对各种设备和线路提供安全防护的产品，已经在各种领域中得到广泛应用。为了确保浪涌保护器处于正常操作状态，需要监测浪涌保护器的使用寿命。

为了监测浪涌保护器，需要感测与浪涌保护器相关联的操作参数，例如，电压、电流等。感测设备可能集成了高精度的电子器件来测量电压、电流等以产生相应信息。然而，当浪涌发生的时候，浪涌电流流过浪涌保护器，这些电子器件极易受到浪涌电流的影响，并且甚至受到永久的损坏。

因此，期望提供用于保护感测设备中的电子器件的方案。

实用新型内容

本公开的实施例的目的在于提供用于保护电子器件的装置和电子设备。

根据一个方面，提供了一种用于保护电子器件的装置。该装置包括：电绝缘片，沿着与所述电子器件的平面垂直的第一方向被设置在所述电子器件的一侧；电磁屏蔽板，沿着所述第一方向被设置在所述电子器件的两侧；以及钳位滤波电路，包括与所述电子器件的输入电耦合的输出。

在一些实施例中，所述电绝缘片被设置为将所述电子器件与外部生成的电弧进行电绝缘。

在一些实施例中，所述电绝缘片的沿着所述第一方向的厚度至少为0.2mm。

在一些实施例中，所述电磁屏蔽板沿着所述第一方向被设置在所述电子器件的正上方和正下方以将所述电子器件与外部生成的电磁场进行屏蔽。

在一些实施例中，所述电磁屏蔽板的沿着所述第一方向的厚度至少为0.5mm。

在一些实施例中，所述电磁屏蔽板包括：第一电磁屏蔽子板，沿着所述第一方向被设置为使得所述电绝缘片被设置在所述第一电磁屏蔽子板与所述电子器件之间；以及第二电磁屏蔽子板，沿着所述第一方向被设置为使得所述电子器件被设置在所述电绝缘片与所述第二电磁屏蔽子板之间。

在一些实施例中，所述钳位滤波电路包括：钳位电路，电耦合在所述滤波电路的输入与接地之间；以及低通滤波电路，包括电阻器和电容器，所述电阻器电耦合在所述钳位滤波电路的输入与所述钳位滤波电路的输出之间，所述电容器电耦合在所述钳位滤波电路的输出与接地之间。

在一些实施例中，所述低通滤波电路进一步包括：第二电容器，电耦合在所述钳位滤波电路的输出与接地之间；以及第三电容器，电耦合在所述钳位滤波电路的输出与接地之间。

根据另一方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：如上所述的装置；以及电子器件。

在一些实施例中，该电子设备进一步包括：壳体，适于容纳所述装置和所述电子器件。

根据本公开的实施例的用于保护感测设备中的电子器件的装置能够在有限尺寸下提供了对电子器件的更全面的抗浪涌防护，同时允许感测设备具有更高的测量精度。

附图说明

图1是示出感测设备中的电子器件受到浪涌电流的影响的示意图；

图2是示出根据本公开的实施例的用于保护电子器件的装置的框图；

图3是示出根据本公开的实施例的电磁屏蔽板的示意图；

图4是示出根据本公开的实施例的电绝缘片的示意图；

图5是示出根据本公开的实施例的电子设备的示意图；以及

图6示出了根据本公开的实施例的钳位滤波电路的电路图。

应当理解，附图中的各个元件未按比例绘制，并且相同的附图标记用于标识在一个或多个附图中示出的相同元件。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为对各种配置的描述，并不旨在表示可以实践本文中描述的概念的唯一配置。详细描述包括具体细节以用于提供对各种概念的透彻理解的目的。然而，对于本领域技术人员来说很清楚的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，为了避免混淆这样的概念，以框图形式示出了公知的结构和部件。

图1是示出感测设备中的电子器件受到浪涌电流的影响的示意图。感测设备包括电路板10，诸如芯片等的电子器件12设置在电路板10上。电路板10包括内部布局线路14和导电回路16。在电路板10与浪涌保护器的线缆18之间存在自由空间。当在线缆18中流过浪涌电流时，由于浪涌电流而在感测设备中的电压测量端子处产生高电压。例如，该高电压可以大于4kV。应当理解的是，该数值是示例性的，还可以具有其他值。在该高电压通过自由空间对电路板10的内部布局线路14产生电弧放电，从而向与内部布局线路14电耦合的电子芯片12施加过电压。另外，由线缆18中的浪涌电流引起的强磁场通过自由空间直接影响电子芯片12，从而对电子芯片12产生电磁干扰。此外，由浪涌电流引起的强磁场通过自由空间作用于电路板10的导电回路16以产生高冲击电流，从而向与导电回路16电耦合的电子芯片12施加过电压。在上述三种情况下，电子器件12都会受到浪涌电流的影响，并且甚至受到永久的损坏。

前文提到，期望提供保护感测设备中的电子器件的方案。传统的解决方法是将作为敏感部件的电子器件尽可能地放置在远离干扰源的地方，并且在电子器件的周边电路中增加电磁兼容性的防护器件。然而，由于感测设备的功能之一就是测量浪涌电流，如果将包括电子器件的感测设备远离浪涌源的话，测量精度便会受到传输距离以及空间磁场干扰的影响。同时，单纯使用电磁兼容性的防护器件并不能解决在大电流下的浪涌干扰问题。

总体而言，本公开的实施例提供了用于保护电子器件的装置，其允许电子器件无需放置在远离浪涌干扰源的地方。根据本公开的实施例，电绝缘片沿着与电子器件的平面垂直的第一方向被设置在电子器件的一侧，以防止由于浪涌电流而在感测设备中的电压测量端子处产生的高电压对电子器件所在的电路板的内部布局线路的电弧放电；电磁屏蔽板沿着第一方向被设置在电子器件的两侧，以屏蔽由浪涌电流引起的强磁场以避免该强磁场对电子器件和电路板产生电磁干扰；以及钳位滤波电路具有的输出与电子器件的输入电耦合，以防止电路板上由于强磁场而产生的过电压施加到电子器件。本公开的实施例能够在有限尺寸下针对感测设备中的电子器件提供更全面的抗浪涌防护，而不影响感测设备的精度。

图2是示出根据本公开的实施例的用于保护电子器件的装置的框图。如图2所示，用于保护电子器件102的装置100包括电绝缘片104、电磁屏蔽板106和钳位滤波电路108。在一些实施例中，电子器件102被设置或安装在电路板110上。在一些实施例中，电路板110包括内部布局线路112和导电回路114，内部布局线路112和导电回路114分别与电子器件102电耦合。在一些实施例中，在电路板110与浪涌保护器的线缆116之间存在自由空间。在一些实施例中，电子器件102是用于信号处理的任何类型的芯片或其他电子部件，其容易受到外部环境或信号干扰。

电绝缘片104沿着与电子器件102所设置的平面垂直的第一方向被设置在电子器件的一侧。在一些实施例中，电子器件102所设置的平面为电路板110的主表面的平面。在一些实施例中，第一方向垂直于电路板110的主表面。在一些实施例中，电绝缘片104被设置为将电子器件102与外部生成的电弧进行电绝缘。在一些实施例中，电绝缘片104被配置为增加从电压测量端子到电路板110的表面的空间阻抗。在一些实施例中，电绝缘片104沿着第一方向具有至少为0.2mm的厚度。在一些实施例中，电绝缘片104包括绝缘纸。如果没有设置电绝缘片104，浪涌电流产生的电压测量端子处的高电压会对内部布局线路112产生电弧放电，导致对于电耦合到内部布局线路112的电子器件102的过电压。然而，通过使用电绝缘片104，确保了跨浪涌保护器的高电压不会对电路板110造成空气击穿，使得从内部布局线路112施加到电子器件102的由于电弧效应产生的电压基本上为0伏。

电磁屏蔽板106沿着第一方向被设置在电子器件102的两侧。在一些实施例中，电磁屏蔽板106沿着第一方向被设置在电子器件102的正上方和正下方，以将电子器件102与外部生成的电磁场进行屏蔽。在一些实施例中，电磁屏蔽板106与电子器件102在第一方向上的距离为2mm。在一些实施例中，电磁屏蔽板106被配置为吸收由浪涌电流引起的强磁场。在一些实施例中，电磁屏蔽板106被配置为屏蔽由浪涌电流引起的强磁场对电子芯片102的直接电磁干扰。在一些实施例中，电磁屏蔽板106被配置为阻挡由浪涌电流引起的强磁场作用于电路板110的导电回路114，以避免在导电回路114中引起高冲击电流。在一些实施例中，电磁屏蔽板106沿着第一方向具有至少为0.5mm的厚度。在一些实施例中，电磁屏蔽板106包括高磁导率屏蔽板。在一些实施例中，电磁屏蔽板106包括铁制屏蔽板。由于高磁导率材料的特性，电磁屏蔽板106可以吸收大量的磁通量并且防止其直接对电子芯片102产生电磁干扰和/或在导电回路114中感应强电流，从而大大减小了由浪涌电流引起的强磁场对电子芯片102和电路板110产生的电磁干扰。

钳位滤波电路108在电路板110中设置为与电子器件102的输入电耦合。钳位滤波电路108包括与电子器件102的输入电耦合的输出。在一些实施例中，钳位滤波电路108包括与导电回路114电耦合的输入。在一些实施例中，钳位滤波电路108被配置为将输入电压钳位在预定电压处，进一步对钳位的电压进行低通滤波，以及将经过低通滤波后的电压施加到电子器件102的输入。在一些实施例中，钳位滤波电路108被配置为对高频过电压进行低通滤波。在一些实施例中，由浪涌电流引起的强磁场仍然会对电路板110的导电回路114产生一定的作用，使得在导电回路114中感应过电流。由于钳位滤波电路108电耦合在导电回路114与电子器件102之间，由强磁场在导电回路114中感应的电流所产生的过电压由钳位滤波电路108钳位和低通滤波，从而变为正常电压而被施加到电子器件102，从而确保其不会对电子器件102产生影响。除了输入电压的钳位之外，钳位滤波电路108进一步提供了低通滤波，从而进一步增强了针对由电路板110的导电回路114产生的过电压的保护。

根据本公开的实施例，通过针对电子设备中的电子器件102设置包括电绝缘片104、电磁屏蔽板106和钳位滤波电路108的装置100，阻碍由浪涌电流引起的高电压和强磁场作用于电子器件102，以向电子器件102提供改善的浪涌保护，同时不影响电子设备测量浪涌电流的精度。

图3是示出根据本公开的实施例的电磁屏蔽板的示意图。图3示意性地示出了电磁屏蔽板106在电子设备中的布置。如图3所示，在一些实施例中，电磁屏蔽板106包括第一电磁屏蔽子板306。在一些实施例中，电子设备包括第一壳体302。在一些实施例中，第一壳体302包括开口304，开口304被设置为使得浪涌保护器的线缆被允许穿过开口304，以允许测量浪涌电流。在一些实施例中，电子设备进一步包括电压测量端子308，其用于测量跨浪涌保护器的电压。在一些实施例中，第一电磁屏蔽子板306在第一方向X上被设置为靠近第一壳体302的内壁。在一些实施例中，第一电磁屏蔽子板306在第一方向X上被设置为与电压测量端子308不重叠。

图4是示出根据本公开的实施例的电绝缘片的示意图。图4示意性地示出了电绝缘片104在电子设备中的布置。如图4所示，在一些实施例中，从X方向的正方向朝向X方向的负方向观看时，电绝缘片104被设置为覆盖第一电磁屏蔽子板306和电压测量端子308。在一些实施例中，电绝缘片104在第一方向X上被设置为使得第一电磁屏蔽子板306在第一方向X上介于第一壳体302与电绝缘片104之间。在一些实施例中，电绝缘片104在第一方向X上被设置为使得电压测量端子308在第一方向X上介于第一壳体302与电绝缘片104之间。在一些实施例中，电绝缘片104包括与开口304相对应的开口404，开口404被设置为使得浪涌保护器的线缆被允许穿过开口404。

图5是示出根据本公开的实施例的电子设备的示意图。图5示意性地示出了电路板110和电磁屏蔽板106在电子设备500中的布置。如图5所示，在一些实施例中，电路板110上设置或安装有电子器件102和钳位滤波电路108，钳位滤波电路108电耦合在电路板110的导电回路(未示出)与电子器件102之间。在一些实施例中，电磁屏蔽板106包括第二电磁屏蔽子板506。在一些实施例中，电子设备500进一步包括第二壳体502。在一些实施例中，第二壳体502包括开口504，开口504被设置为使得浪涌保护器的线缆被允许穿过开口504。在一些实施例中，第一壳体302和第二壳体502适于耦合到一起以形成整体壳体。在一些实施例中，第一壳体302和第二壳体502适于将电绝缘片104、第一电磁屏蔽子板306、第二电磁屏蔽子板506和电路板110容纳在其中。在一些实施例中，第一壳体302和第二壳体502适于容纳电子设备500的其他部件。

在一些实施例中，电子设备500包括前面描述的用于保护电子器件102的装置100以及电子器件102。在一些实施例中，电子设备500进一步包括电流传感器508，电流传感器508被配置为电耦合到浪涌保护器，并且被配置为感测流过浪涌保护器的电流以生成表示该电流的传感器信号。在一些实施例中，电流传感器508被设置或安装在电路板110上。在一些实施例中，电子器件102被配置为接收该传感器信号，以对该传感器信号进行信号处理。在一些实施例中，电子器件102进一步被配置为对其他信号进行信号处理。在一些实施例中，电子设备500是针对浪涌保护器的感测设备。

在一些实施例中，第二电磁屏蔽子板506在第一方向X上被设置为靠近第二壳体502的内壁。在一些实施例中，第二电磁屏蔽子板506在第一方向X上被设置为介于第二壳体502与电路板110之间。在一些实施例中，第二电磁屏蔽子板506在第一方向X上被设置为介于第二壳体502与电子器件102之间。在一些实施例中，从X方向的正方向朝向X方向的负方向观看时，电路板110被设置为覆盖电绝缘片104。在一些实施例中，电路板110在第一方向X上被设置为介于电绝缘片104与第二电磁屏蔽子板506之间。在一些实施例中，电子器件102在第一方向X上被设置为介于电绝缘片104与第二电磁屏蔽子板506之间。在一些实施例中，假定X方向的正方向为电子器件102的上方，则第一电磁屏蔽子板306和第二电磁屏蔽子板506在第一方向X上分别被设置在电子器件102正上方和正下方。

在一些实施例中，第一电磁屏蔽子板306在第一方向X上被设置为使得电绝缘片104被设置在第一电磁屏蔽子板306与电子器件102之间。在一些实施例中，第二电磁屏蔽子板506在第一方向X上被设置为使得电子器件102被设置在电绝缘片104与第二电磁屏蔽子板506之间。

根据本公开的实施例，电绝缘片104在第一方向X上被设置在电路板110与电压测量端子308之间，以将电子器件102与电压测量端子308进行空间电绝缘。以此方式，电绝缘片104能够防止电压测量端子308处的高电压对电路板100的电弧放电，从而避免对电子器件102的过电压。此外，第一电磁屏蔽子板306和第二电磁屏蔽子板506在第一方向X上分别被设置在电子器件102的上方和下方，以将电子器件102与外部生成的磁场进行电磁屏蔽。以此方式，第一电磁屏蔽子板306和第二电磁屏蔽子板506能够屏蔽强磁场对电子器件的直接影响，从而避免对电子器件的102的电磁干扰。此外，第一电磁屏蔽子板306和第二电磁屏蔽子板506还能够减小强磁场对电路板110的电磁干扰。

图6示出了根据本公开的实施例的钳位滤波电路的电路图。如图6所示，钳位滤波电路108包括钳位电路602和低通滤波电路604。钳位滤波电路108包括输入Vin和输出O，输出O电耦合到电子器件102。

在一些实施例中，钳位电路602电耦合在滤波电路108的输入Vin与接地GND之间。在一些实施例中，钳位电路602被配置为将输入Vin处的电压钳位在预定电压处。在一些实施例中，钳位电路602包括瞬态抑制二极管(TVS)606，其第一端子电耦合到输入Vin，并且其第二端子电耦合到接地GND。在其他实施例中，钳位电路602包括用于将输入电压钳位在预定电压处的任何其他类型的电路。

在一些实施例中，低通滤波电路604被配置为对输入Vin处的钳位的电压进行低通滤波，以在钳位滤波电路108的输出O处输出经过低通滤波的电压。在一些实施例中，低通滤波电路604被配置为对高频过电压进行低通滤波。在一些实施例中，低通滤波电路604包括电阻器608和电容器610，电阻器608电耦合在钳位滤波电路108的输入Vin与钳位滤波电路108的输出O之间，电容器610电耦合在钳位滤波电路108的输出O与接地GND之间。在一些实施例中，低通滤波电路604进一步包括第二电容器612和第三电容器614，第二电容器612电耦合在输出O与接地GND之间，并且第三电容器614电耦合在输出O与接地GND之间。在一些实施例中，三个电容器分别具有以下参数：电容为10μF，耐压为25VDC；电容为10μF，耐压为25VDC；以及电容为100nF，耐压为25V。

根据本公开的实施例，钳位滤波电路108对输入电压进行钳位，以将针对电子器件102的过电压限制为预定电压，从而避免强磁场在电路板110上感应的高冲击电流产生的过电压对电子器件102的损坏。进一步地，钳位滤波电路108对钳位的电压进行低通滤波，使得输出O处的输出电压为滤除掉高频过电压的正常电压，从而进一步避免过电压对电子器件102的损坏。

根据本公开的实施例，包括装置100的电子设备500具有对浪涌的更全面的防护能力，并且无需设置在远离浪涌保护器的位置，从而在具有高可靠的同时具有更高的感测精度。

提供本公开的先前描述是为了使得本领域任何技术人员能够制作或使用本公开。众所周知的元件将不被详细描述或被省略，以便不模糊本文中所公开的方面和示例的相关细节。对于本领域技术人员来说，在不脱离由权利要求限定的本公开内容的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，本公开不旨在限于本文中描述的示例，而是符合与本文中公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种用于保护电子器件(102)的装置(100)，其特征在于，包括：

电绝缘片(104)，沿着与所述电子器件(102)的平面垂直的第一方向(X)被设置在所述电子器件(102)的一侧；

电磁屏蔽板(106)，沿着所述第一方向(X)被设置在所述电子器件(102)的两侧；以及

钳位滤波电路(108)，包括与所述电子器件(102)的输入电耦合的输出(O)。

2.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述电绝缘片(104)被设置为将所述电子器件(102)与外部生成的电弧进行电绝缘。

3.根据权利要求2所述的装置(100)，其特征在于，所述电绝缘片(104)的沿着所述第一方向(X)的厚度至少为0.2mm。

4.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述电磁屏蔽板(106)沿着所述第一方向(X)被设置在所述电子器件(102)的正上方和正下方以将所述电子器件(102)与外部生成的电磁场进行屏蔽。

5.根据权利要求4所述的装置(100)，其特征在于，所述电磁屏蔽板(106)的沿着所述第一方向(X)的厚度至少为0.5mm。

6.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述电磁屏蔽板(106)包括：

第一电磁屏蔽子板(306)，沿着所述第一方向(X)被设置为使得所述电绝缘片(104)被设置在所述第一电磁屏蔽子板(306)与所述电子器件(102)之间；以及

第二电磁屏蔽子板(506)，沿着所述第一方向(X)被设置为使得所述电子器件(102)被设置在所述电绝缘片(104)与所述第二电磁屏蔽子板(506)之间。

7.根据权利要求1所述的装置(100)，其特征在于，所述钳位滤波电路(108)包括：

钳位电路(602)，电耦合在所述滤波电路(108)的输入(Vin)与接地(GND)之间；以及

低通滤波电路(604)，包括电阻器(608)和电容器(610)，所述电阻器(608)电耦合在所述钳位滤波电路(108)的输入(Vin)与所述钳位滤波电路(108)的输出(O)之间，所述电容器(610)电耦合在所述钳位滤波电路(108)的输出(O)与接地(GND)之间。

8.根据权利要求7所述的装置(100)，其特征在于，所述低通滤波电路(604)进一步包括：

第二电容器(612)，电耦合在所述钳位滤波电路(108)的输出(O)与接地(GND)之间；以及

第三电容器(614)，电耦合在所述钳位滤波电路(108)的输出(O)与接地(GND)之间。

9.一种电子设备(500)，其特征在于，包括：

根据权利要求1至8中任一项所述的装置(100)；以及

电子器件(102)。

10.根据权利要求9所述的电子设备(500)，其特征在于，进一步包括：

壳体(302、502)，适于容纳所述装置(100)和所述电子器件(102)。