CN209896905U - 干扰脉冲抑制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种干扰脉冲抑制电路，所述电路包括：低频滤波模块，与直流输入端相连，用于滤除低频脉冲噪声；高频滤波模块，连接在所述低频滤波模块以及直流输出端之间，所述高频滤波模块包括磁珠和电容，用于隔离和滤除高频脉冲噪声。上述干扰脉冲抑制电路采用了低频滤波模块和高频滤波模块相连，并且高频滤波模块包括磁珠和电容，用于隔离和滤除高频脉冲噪声，使得干扰脉冲抑制电路能够有效滤除低频噪声和高频噪声，避免影响电子设备工作。同时将低频滤波模块设置在高频滤波模块的前级，滤除大部分的噪声能量，以避免磁珠磁饱和，降低磁珠的高频滤波效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路领域，特别是涉及一种干扰脉冲抑制电路。
背景技术
很多低压直流供电的电子设备，需要集中供电，布线较长，这些低压端口也会受到来自电网、其他大型设备开关的干扰。干扰脉冲的幅值很高，可达到几千伏。同时脉冲的重复频率较高，含有丰富的高次谐波，这些高频噪声不会直接对直流供电电路造成影响，但是会通过互联线缆、PCB走线等，耦合到内部数字电路，造成电子设备工作异常。随着数字电路越来越复杂，其信号频率越来越高，如何抑制这些高频噪声显得尤为重要。
直流电源端口本身无高频信号传输，传统方式一般都是通过使用电感、电容等方式，组成LC滤波电路，对DC端口的干扰脉冲进行抑制。但是由于电感存在寄生电容，在高频情况下其阻抗反而会随频率增加而减小。由于电容存在引线电感，在高频情况下其阻抗也会表现为随频率增加而增大。由于电感和电容的寄生电容和引线电感，LC滤波电路对高频噪声没有较好的抑制效果，容易导致高频噪声耦合到设备内部，影响电子设备工作。
实用新型内容
基于此，有必要针对LC滤波电路对高频噪声没有较好的抑制效果，容易导致高频噪声耦合到设备内部，影响电子设备工作的技术问题，提供一种干扰脉冲抑制电路。
一种干扰脉冲抑制电路，所述电路包括：
低频滤波模块，与直流输入端相连，用于滤除低频脉冲噪声；
高频滤波模块，连接在所述低频滤波模块以及直流输出端之间，所述高频滤波模块包括磁珠和电容，所述磁珠与所述电容串联，所述磁珠未与所述电容连接的一端与所述低频滤波模块连接，所述电容的两端与所述直流输出端连接，用于隔离和滤除高频脉冲噪声。
在其中一个实施例中，所述磁珠还用于隔离外部端口地和内部信号地。
在其中一个实施例中，所述外部端口地与所述内部信号地之间在PCB设计上保持至少20mil的距离。
在其中一个实施例中，所述干扰脉冲抑制电路还包括浪涌防护模块，所述浪涌防护模块连接在所述直流输入端和低频滤波模块之间，用于防止浪涌损坏电路。
在其中一个实施例中，所述浪涌防护模块包括热敏电阻和瞬态抑制二极管，所述热敏电阻的一端与直流输入端相连，所述热敏电阻的另一端与所述瞬态抑制二极管的一端相连，所述瞬态抑制二极管的另一端接地，所述瞬态抑制二极管的两端作为所述浪涌防护模块的输出端与所述低频滤波模块的输入端连接。
在其中一个实施例中，所述低频滤波模块包括第一电感、第一电容和第二电容，所述第一电感、第一电容和第二电容组成π型滤波模块，所述第一电容的两端作为所述低频滤波模块的输入端与所述浪涌防护模块的输出端连接，所述第二电容的两端作为所述低频滤波模块的输出端与所述高频滤波模块的输入端连接。
在其中一个实施例中，所述高频滤波模块包括第三电容、第四电容、第五电容、第一磁珠以及第二磁珠，所述第一磁珠、第三电容与所述第二磁珠依次相连，所述第三电容、第四电容以及第五电容相互并联，所述第一磁珠未与所述第三电容连接的一端和所述第二磁珠未与所述第三电容连接的一端作为所述高频滤波模块的输入端与所述低频滤波模块的输出端连接，所述第五电容的两端作为所述高频滤波模块的输出端与所述直流输出端连接。
在其中一个实施例中，所述第三电容为nF级电容。
在其中一个实施例中，所述第四电容以及第五电容为pF级电容。
在其中一个实施例中，所述直流输出端与电子设备相连，为所述电子设备供电。
上述干扰脉冲抑制电路采用了低频滤波模块和高频滤波模块相连，并且高频滤波模块包括磁珠和电容，所述磁珠与所述电容串联，所述磁珠未与所述电容连接的一端与所述低频滤波模块连接，所述电容的两端与所述直流输出端连接，用于隔离和滤除高频脉冲噪声，使得干扰脉冲抑制电路能够有效滤除低频噪声和高频噪声，避免影响电子设备工作。同时将低频滤波模块设置在高频滤波模块的前级，滤除大部分的噪声能量，以避免磁珠磁饱和，降低磁珠的高频滤波效果。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例中干扰脉冲抑制电路的示意图；
图2为本实用新型另一实施例中干扰脉冲抑制电路的示意图；
图3为本实用新型一个实施例中磁珠隔离的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
很多低压直流供电的电子设备，需要集中供电，布线较长，这些低压端口也会受到来自电网、其他大型设备开关的干扰。干扰脉冲的幅值很高，可达到几千伏。同时脉冲的重复频率较高，含有丰富的高次谐波，这些高频噪声不会直接对直流供电电路造成影响，但是会通过互联线缆、PCB走线等，耦合到内部数字电路，造成电子设备工作异常。随着数字电路越来越复杂，其信号频率越来越高，如何抑制这些高频噪声显得尤为重要。
传统方式一般使用LC滤波电路对干扰脉冲进行抑制，这种电路设计存在两个缺点：
1、高频噪声抑制能力差；
LC滤波电路可以较好的抑制低频噪声，然而，由于电感存在寄生电容，在高频情况下其阻抗反而会随频率增加而减小。由于电容存在引线电感，在高频情况下其阻抗也会表现为随频率增加而增大。由于电感和电容的寄生电容和引线电感，LC电路对高频噪声没有较好的抑制效果，导致高频噪声耦合到设备内部。
2、无隔离作用。
在高频情况下，地平面不再是稳定的低电位，高频噪声同样会在地线或地平面上传输。此LC滤波电路在电源线和地线上并没有对高频噪声进行隔离，从端口进来的正负脉冲噪声，其高频谐波，会通过寄生电容，串扰到地线或地平面，进一步传导到设备内部的数字电路。
请参阅图1及图2，图1为本实用新型一个实施例中干扰脉冲抑制电路的示意图，图2为本实用新型另一实施例中干扰脉冲抑制电路的示意图。
在图1所示的实施例中，所述干扰脉冲抑制电路包括直流输入端DC_IN、低频滤波模块11、高频滤波模块12以及直流输出端DC_OUT。示例性地，所述直流输入端DC_IN用于与电源相连，接收直流电压输入。
示例性地，所述低频滤波模块11与所述直流输入端DC_IN相连，用于滤除低频脉冲噪声。具体地，所述低频滤波模块11包括第一电感L、第一电容C1和第二电容C2，所述第一电容C1、第一电感L和第二电容C2依次相连，组成π型滤波模块。在本实施例中，所述第一电感L一端与所述直流输入端DC_IN相连，另一端与所述高频滤波电路相连；所述第一电容C1一端与所述第一电感L相连，另一端接地；所述第二电容C2一端与所述第一电感L相连，另一端接地；所述第一电容C1的两端作为所述低频滤波模块11的输入端与所述直流输入端DC_IN连接，所述第二电容C2的两端作为所述低频滤波模块11的输出端与所述高频滤波模块12的输入端连接。可以理解的，所述低频滤波模块11对电快速脉冲群干扰的低频有较好的抑制作用。可以理解的，在其它实施例中，所述低频滤波模块11可以采用其它器件的组合以达到滤除低频脉冲噪声的效果。
示例性地，所述高频滤波模块12与所述低频滤波模块11以及直流输出端DC_OUT相连，所述高频滤波模块12包括磁珠和电容，所述磁珠与所述电容串联，用于隔离和滤除高频脉冲噪声。具体地，所述高频滤波模块12包括第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一磁珠FB1以及第二磁珠FB2，所述第一磁珠FB1、第三电容C3与所述第二磁珠FB2依次相连，所述第三电容C3、第四电容C4以及第五电容C5相互并联。在本实施例中，所述第一磁珠FB1一端与所述第一电感L相连，另一端与直流输出端DC_OUT以及第三电容C3相连；所述第二磁珠FB2一端接地，另一端与所述第三电容C3及地相连；所述第三电容C3一端与所述第一磁珠FB1及直流输出端DC_OUT相连，另一端与所述第二磁珠FB2及地相连；所述第四电容C4一端与所述第一磁珠FB1及直流输出端DC_OUT相连，另一端与所述第二磁珠FB2及地相连；所述第五电容C5一端与所述第一磁珠FB1及直流输出端DC_OUT相连，另一端与所述第二磁珠FB2及地相连；所述第一磁珠FB1未与所述第三电容C3连接的一端和所述第二磁珠FB2未与所述第三电容C3连接的一端作为所述高频滤波模块12的输入端与所述低频滤波模块11的输出端连接，所述第五电容C5的两端作为所述高频滤波模块12的输出端与所述直流输出端DC_OUT连接。可以理解的，所述第一磁珠FB1与第二磁珠FB2阻抗随频率变化，在低频时阻抗很小，高频时阻抗较大，因此磁珠和电容组成的高频滤波模块12对高频噪声有较好的抑制作用。
在本实施例中，所述第三电容C3为nF级电容，所述第四电容C4以及第五电容C5为pF级电容。可以理解的，在其它实施例中，所述第三电容C3以及第四电容C4可以为pF级电容，所述第五电容C5可以为nF级电容，只需使所述高频滤波模块12中存在1个nF级电容，以滤除电源纹波，存在2个pF级电容，以滤除高频噪声即可。
可以理解的，通过调节所述第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一磁珠FB1以及第二磁珠FB2的参数，可以达到对特定频率噪声的抑制效果。
在图2所示的实施例中，所述干扰脉冲抑制电路包括直流输入端DC_IN、浪涌防护模块10、低频滤波模块11、高频滤波模块12以及直流输出端DC_OUT。
示例性地，所述浪涌防护模块10与所述直流输入端DC_IN相连，用于防止浪涌损坏电路。具体地，所述浪涌防护模块10包括热敏电阻PTC和瞬态抑制二极管TVS，所述热敏电阻PTC与所述瞬态抑制二极管TVS相连。在本实施例中，所述热敏电阻PTC一端与直流输入端DC_IN相连，另一端与所述瞬态抑制二极管TVS相连；所述瞬态抑制二极管TVS一端与所述热敏电阻PTC相连，另一端接地；所述瞬态抑制二极管TVS的两端作为所述浪涌防护模块10的输出端与所述低频滤波模块11的输入端连接。可以理解的，所述热敏电阻PTC为正温度系数热敏电阻。具体地，当电路中出现浪涌电流或者浪涌电压，电路温度升高，所述热敏电阻PTC阻值增大，抑制电路中的电流，同时所述热敏电阻PTC与所述瞬态抑制二极管TVS配合，限制浪涌电压，将电压限制在电路的正常范围，以避免浪涌损坏电路。可以理解的，在其它实施例中，所述浪涌防护模块10可以采用其它器件的组合以达到浪涌防护的效果。
示例性地，可以通过以下方法计算电容以及磁珠的参数：
1、确定设备内部数字电路工作频率、工作电压，确定高频滤波的截止频率和插入损耗；
插入损耗
其中V1为噪声电压，V2为工作电压；
2、确定电路工作电压和电源额定电流，根据噪声电压、工作电压和电流选择磁珠规格；
3、根据内部信号频率、磁珠阻抗、截止频率和插入损耗，计算并选择电容。
其中f为截止频率，R为磁珠阻抗。
示例性地，所述第一磁珠FB1在起到滤除高频噪声作用的同时，还有隔离作用，以避免高频噪声通过走线或共地串扰到设备内部电路。
示例性地，所述第一磁珠FB1将直流输入端DC_IN与直流输出端DC_OUT进行隔离，所述第二磁珠FB2把地分割成两个不同属性部分，分别为外部端口地GND_IN和内部信号地GND_S。可以理解的，所述直流输入端DC_IN与所述外部端口地GND_IN处于同一端所述直流输出端DC_OUT与所述内部信号地GND_S处于同一端。在本实施例中，所述外部端口地GND_IN所在区域与所述内部信号地GND_S所在区域之间在PCB设计上保持至少20mil的距离，以避免噪声通过走线、重叠区域等方式耦合，导致隔离失效。请参阅图3，图3为本实用新型一个实施例中磁珠隔离的示意图。在本实施例中，所述第一磁珠FB1将直流输入端DC_IN与直流输出端DC_OUT进行隔离，所述第二磁珠FB2把地分割成两个不同属性部分，分别为外部端口地GND_IN和内部信号地GND_S，所述外部端口地GND_IN所在区域与所述内部信号地GND_S所在区域之间在PCB设计上保持至少20mil的距离。
可以理解的，所述外部端口地GND_IN即为所述低频滤波模块11的输出端口接地，所述内部信号地GND_S即为所述高频滤波模块12的输出端口信号地。
示例性地，所述直流输出端DC_OUT与所述高频滤波模块12相连，用于将经过低频滤波、高频滤波、高频隔离的纯净电源，输入设备内部，对内部的数字电路起到了很好的保护作用。
上述干扰脉冲抑制电路采用了低频滤波模块和高频滤波模块相连，并且高频滤波模块包括磁珠和电容，用于隔离和滤除高频脉冲噪声，使得干扰脉冲抑制电路能够有效滤除低频噪声和高频噪声，避免影响电子设备工作。同时由于外部噪声的幅值很高，先经过磁珠容易造成磁珠的磁饱和，降低磁珠的高频滤波效果，因此将低频滤波模块设置在高频滤波模块的前级，滤除大部分的噪声能量，以避免磁珠磁饱和，保证磁珠的高频滤波效果。同时，通过磁珠对地进行分割，使外部端口地所在区域与内部信号地所在区域之间在PCB设计上保持至少20mil的距离，以避免噪声通过走线、重叠区域等方式耦合，导致隔离失效。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述电路包括：
低频滤波模块，与直流输入端相连，用于滤除低频脉冲噪声；
高频滤波模块，连接在所述低频滤波模块以及直流输出端之间，所述高频滤波模块包括磁珠和电容，所述磁珠与所述电容串联，所述磁珠未与所述电容连接的一端与所述低频滤波模块连接，所述电容的两端与所述直流输出端连接，用于隔离和滤除高频脉冲噪声。
2.根据权利要求1所述的干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述磁珠还用于隔离外部端口地和内部信号地。
3.根据权利要求2所述的干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述外部端口地与所述内部信号地之间在PCB设计上保持至少20mil的距离。
4.根据权利要求1所述的干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述干扰脉冲抑制电路还包括浪涌防护模块，所述浪涌防护模块连接在所述直流输入端和低频滤波模块之间，用于防止浪涌损坏电路。
5.根据权利要求4所述的干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述浪涌防护模块包括热敏电阻和瞬态抑制二极管，所述热敏电阻的一端与直流输入端相连，所述热敏电阻的另一端与所述瞬态抑制二极管的一端相连，所述瞬态抑制二极管的另一端接地，所述瞬态抑制二极管的两端作为所述浪涌防护模块的输出端与所述低频滤波模块的输入端连接。
6.根据权利要求4所述的干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述低频滤波模块包括第一电感、第一电容和第二电容，所述第一电感、第一电容和第二电容组成π型滤波模块，所述第一电容的两端作为所述低频滤波模块的输入端与所述浪涌防护模块的输出端连接，所述第二电容的两端作为所述低频滤波模块的输出端与所述高频滤波模块的输入端连接。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述高频滤波模块包括第三电容、第四电容、第五电容、第一磁珠以及第二磁珠，所述第一磁珠、第三电容与所述第二磁珠依次相连，所述第三电容、第四电容以及第五电容相互并联，所述第一磁珠未与所述第三电容连接的一端和所述第二磁珠未与所述第三电容连接的一端作为所述高频滤波模块的输入端与所述低频滤波模块的输出端连接，所述第五电容的两端作为所述高频滤波模块的输出端与所述直流输出端连接。
8.根据权利要求7所述的干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述第三电容为nF级电容。
9.根据权利要求7所述的干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述第四电容以及第五电容为pF级电容。
10.根据权利要求1所述的干扰脉冲抑制电路，其特征在于，所述直流输出端与电子设备相连，为所述电子设备供电。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920663540.6U CN209896905U (zh) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 干扰脉冲抑制电路 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201920663540.6U CN209896905U (zh) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 干扰脉冲抑制电路 |
Publications (1)
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| CN209896905U true CN209896905U (zh) | 2020-01-03 |
Family
ID=69020445
Family Applications (1)
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| CN201920663540.6U Active CN209896905U (zh) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 干扰脉冲抑制电路 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN209896905U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111711354A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-09-25 | 金波 | 直流系统防反击干扰电源滤波器 |
| CN114244097A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-25 | 明见（厦门）技术有限公司 | 一种电子设备地干扰抑制电路及方法 |
| CN116726312A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-09-12 | 湖南比扬医疗科技有限公司 | 注射进度检测电路及方法 |
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2019
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| CN114244097A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-25 | 明见（厦门）技术有限公司 | 一种电子设备地干扰抑制电路及方法 |
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