CN210041770U - 一种高低频段滤波装置及电器设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高低频段滤波装置及电器设备，该装置包括：基本滤波单元、第一低频陷波单元和第一高频陷波单元；所述第一低频陷波单元和所述第一高频陷波单元，分别设置在所述基本滤波单元中；其中，所述基本滤波单元，用于对待滤波的电源中低频段与高频段之间频段部分的共模干扰进行滤除；所述第一低频陷波单元，用于对所述电源中低频段部分的共模干扰提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路；所述第一高频陷波单元，用于对所述电源中高频段部分的高频共模干扰提供高频共模干扰的高阻抗旁路通路。本实用新型的方案，可以解决共模滤波器的低频段和高频段传导电磁干扰超标的问题，达到滤除共模传导电磁干扰的效果。
Description
技术领域
本实用新型属于滤波技术领域，具体涉及一种高低频段滤波装置及电器设备，尤其涉及一种高低频段传导共模干扰陷波电路和家用电器。
背景技术
共模滤波器用于滤除电器设备产生的共模干扰，以满足电磁兼容标准要求。共模滤波器的通常结构包括共模电容(也称为Y电容)和共模电感(共模扼流圈)，通过共模电感的共模阻抗以及共模电容的旁路作用降低共模干扰。共模滤波器通常针对传导电磁干扰，作用频段在150kHz-30MHz。
低频段(150kHz-约700kHz)和高频段(约10MHz-30MHz)传导电磁干扰超标是电磁兼容测试遇到的常见问题。对于低频段共模干扰，通常需要加大共模电容的电容值以提高滤波性能，但是容值的加大受到电气安全、泄漏电流的约束；增加滤波器级数可以提高、低频段共模滤波性能，但是器件成本大幅增加。一些有源共模滤波电路，对低频段共模滤波有一定作用，但该电路需要使用高压晶体管和辅助电源，可靠性差，电路成本高；其中，相比于无源器件而言，不管是晶体管，还是辅助电源，对于耐压、耐温的环境承受能力都较差，所以其可靠性差。
上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对上述缺陷，提供一种高低频段滤波装置及电器设备，以解决共模滤波器的低频段和高频段传导电磁干扰超标的问题，达到滤除共模传导电磁干扰的效果。
本实用新型提供一种高低频段滤波装置，包括：基本滤波单元、第一低频陷波单元和第一高频陷波单元；所述第一低频陷波单元和所述第一高频陷波单元，分别设置在所述基本滤波单元中；其中，所述基本滤波单元，用于对待滤波的电源中低频段与高频段之间频段部分的共模干扰进行滤除；所述第一低频陷波单元，用于对所述电源中低频段部分的共模干扰提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路；所述第一高频陷波单元，用于对所述电源中高频段部分的高频共模干扰提供高频共模干扰的高阻抗旁路通路。
可选地，所述基本滤波单元，包括：第一磁环、第一共模扼流圈、第一共模电容和第二共模电容；其中，所述第一磁环，设置在所述电源的电源进线的L、N线处；所述第一共模电容、所述第一低频陷波单元和所述第二共模电容，依次并行设置在电源进线的L、N线与地线之间；所述第一共模扼流圈，设置在电源进线的L、N线上，且位于所述第一共模电容和所述第一低频陷波单元之间；所述第一高频陷波单元，串联设置在所述第一共模电容与所述第一低频陷波单元之间。
可选地，所述基本滤波单元，还包括：第二共模扼流圈；所述第二共模扼流圈设置在所述电源的电源出线的L、N线上；其中，所述第一磁环，包括：阻抗值在预设值以上的高频段磁环，以与所述第一共模扼流圈和所述第二共模扼流圈，形成两级以上的多级滤波单元。
可选地，所述基本滤波单元，还包括：至少一组增强滤波单元；每组增强滤波单元，包括：增强共模电容和增强陷波电感；其中，该增强共模电容和该增强陷波电感，设置在电源出线的L、N线上，且位于所述第二共模扼流圈远离电源线进线的一侧。
可选地，所述第一低频陷波单元，包括：第三共模电容和第一低频陷波电感；其中，所述第三共模电容的公共端，经所述第一低频陷波电感后连接至所述第一高频陷波单元。
可选地，所述第一低频陷波单元，还包括：第一低频陷波电阻；其中，所述第三共模电容的公共端，依次经所述第一低频陷波电感和所述第一低频陷波电阻后连接至所述第一高频陷波单元。
可选地，所述第一高频陷波单元，包括：第一高频陷波电感；其中，所述第一高频陷波电感，串联在所述第一低频陷波单元与所述第一共模电容的公共端之间。
可选地，所述第一高频陷波单元，还包括：第一高频陷波电阻；其中，所述第一高频陷波电感和所述第一高频陷波电阻，依次串联在所述第一低频陷波单元与所述第一共模电容的公共端之间。
可选地，还包括：第二低频陷波单元；所述第二低频陷波单元，设置在电源进线的L、N线与地线之间，且位于所述第一磁环与所述第一共模电容之间；其中，所述第二低频陷波单元的结构，与所述第一低频陷波单元相同。
可选地，其中，每个共模电容，包括：陶瓷电容或薄膜电容；每个共模电容的电容值大于第一共模扼流圈或第二共模扼流圈的寄生电容；和/或，第一低频陷波电感、第二低频陷波电感、第一高频陷波电感、增强陷波电感中任一陷波电感，包括：两个以上电感；两个以上所述电感串联；任一陷波电感的磁芯，采用镍锌铁氧体或镁锌铁氧体设置。
与上述装置相匹配，本实用新型再一方面提供一种电器设备，包括：以上所述的高低频段滤波装置。
本实用新型的方案，通过提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路，并对高频共模干扰产生高阻抗，阻挡干扰传出，滤波器级数减少，电源线出线处磁环减少，电路器件成本下降。
进一步，本实用新型的方案，通过利用Y电容-低频段陷波电感串联谐振原理，提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路；并利用扼流圈寄生电容-高频段陷波电感并联谐振原理，对高频共模干扰产生高阻抗，阻挡干扰传出，实现滤除共模传导电磁干扰。
进一步，本实用新型的方案，通过低频陷波电感与低频陷波电阻与Y电容共同组成低频低阻抗旁路电路，而高频陷波电感与高频陷波电阻组成一个高频高阻抗旁路电路，既增强低频滤波效果，又增加高频滤波抑制效果。
由此，本实用新型的方案，通过提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路，并对高频共模干扰产生高阻抗，阻挡干扰传出，解决共模滤波器的低频段和高频段传导电磁干扰超标的问题，达到滤除共模传导电磁干扰的效果。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的高低频段滤波装置的一实施例的结构示意图，具体为高低频段陷波电路的结构示意图；
图2为本实用新型的高低频段滤波装置的另一实施例的结构示意图，具体为加强低频衰减的高低频段陷波电路的结构示意图；
图3为常用滤波电路的结构示意图；
图4为基于图3传导的EMI测试结果示意图；
图5为基于图1传导的EMI测试结果示意图。
结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：
Y1-第一Y电容；Y2-第二Y电容；Y3-第三Y电容；Y4-第四Y电容；LH1-第一高频陷波电感；RH1-第一高频陷波电阻；LL1-第一低频陷波电感；RL1-第一低频陷波电阻；LL2-第二低频陷波电感；RL2-第二低频陷波电阻。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型的实施例，提供了一种高低频段滤波装置。参见图1所示本实用新型的装置的一实施例的结构示意图。该高低频段滤波装置可以包括：基本滤波单元、第一低频陷波单元和第一高频陷波单元。所述第一低频陷波单元和所述第一高频陷波单元，分别设置在所述基本滤波单元中。例如：所述第一低频陷波单元，并联设置在所述基本滤波单元中。所述第一高频陷波单元，串联设置在所述基本滤波单元中。
其中，所述基本滤波单元，可以用于对待滤波的电源中低频段与高频段之间频段部分的共模干扰进行滤除。所述第一低频陷波单元，可以用于对所述电源中低频段部分的共模干扰提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路，以阻挡低频共模干扰传出。所述第一高频陷波单元，可以用于对所述电源中高频段部分的高频共模干扰提供高频共模干扰的高阻抗旁路通路，以阻挡高频共模干扰传出。
例如：为了低成本地实现低频段(150kHz-约700kHz)和高频段(约10MHz-30MHz)共模传导电磁干扰的滤除，本实用新型的方案，提供一种高低频段传导共模干扰陷波电路和家用电器，利用Y电容-低频段陷波电感串联谐振原理，提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路；并利用扼流圈寄生电容-高频段陷波电感并联谐振原理，对高频共模干扰产生高阻抗，阻挡干扰传出；该高低频段传导共模干扰陷波电路的滤波器级数减少，电源线出线处磁环减少，电路器件成本下降。
例如：高低频段陷波电路，电路原理可以如图1所示。可以通过低频陷波电路，并联在Y电容两端，使其较原来Y电容的阻抗在低频段拥有较低的阻抗，使得其低频旁路效果更佳，增强其低频共模滤波效果；同时，在Y电容接地前，串联一个高频陷波电路，使其在高频下有很高的阻抗，抑制共模干扰从Y电容直接流入地线，从而抑制高频共模干扰。
例如：在图1中，低频陷波电感与低频陷波电阻和第三Y电容Y3共同组成低频低阻抗旁路电路，而高频陷波电感与高频陷波电阻组成一个高频高阻抗旁路电路，既增强低频滤波效果，又增加高频滤波抑制效果。例如：使用图1结构的滤波电路，仅需要使用第一共模扼流圈，将后级第二Y电容Y2并联一级低频陷波电路，然后串联一级高频陷波电路接入地，并在进线替换低频阻抗较高的磁环，所达到的效果如图5所示，使其EMI测试低频裕量有6dB，高频裕量有8dB。
由此，通过基本滤波单元、第一低频陷波单元和第一高频陷波单元的配合设置，可以既增强低频滤波效果又增强高频滤波效果，增强滤除共模传导电磁干扰的效果。
在一个可选例子中，所述基本滤波单元，可以包括：第一磁环、第一共模扼流圈、第一共模电容和第二共模电容。
其中，所述第一磁环，设置在所述电源的电源进线的L、N线处。所述第一共模电容、所述第一低频陷波单元和所述第二共模电容，依次并行设置在电源进线的L、N线与地线之间。所述第一共模扼流圈，设置在电源进线的L、N线上，且位于所述第一共模电容和所述第一低频陷波单元之间。所述第一高频陷波单元，串联设置在所述第一共模电容与所述第一低频陷波单元之间。例如：所述第一高频陷波单元，设置在所述第一共模扼流圈与地线之间，且位于所述第一共模电容与所述第一低频陷波单元之间。
由此，通过第一磁环、第一共模扼流圈、第一共模电容和第二共模电容的配合设置，可以实现对电源中处于低频段部分和高频段部分之间频段部分的共模干扰的滤除，结构简单。
可选地，所述基本滤波单元，还可以包括：第二共模扼流圈。所述第二共模扼流圈设置在所述电源的电源出线的L、N线上。
其中，所述第一磁环，可以包括：阻抗值在预设值以上的高频段磁环，以与所述第一共模扼流圈和所述第二共模扼流圈，形成两级以上的多级滤波单元。
例如：为了高频滤波效果更佳，在L、N线出线位置可以串联一个共模扼流圈，在L、N进线加入高频段阻抗值较高的磁环，构成多级滤波，增强高频滤波效果。
由此，通过在第一磁环、第一共模扼流圈、第一共模电容和第二共模电容的配合设置的基础上，设置第二共模扼流圈，形成多级滤波单元，实现多级滤波，有利于增强滤波效果。
进一步可选地，所述基本滤波单元，还可以包括：至少一组增强滤波单元。每组增强滤波单元，可以包括：增强共模电容和增强陷波电感。
其中，该增强共模电容和该增强陷波电感，设置在电源出线的L、N线上，且位于所述第二共模扼流圈远离电源线进线的一侧。
例如：L、N线出线处串联的共模扼流圈可以增加一组Y电容和陷波电感，在保证高频滤波效果同时提升低频共模的衰减。
由此，通过在多级滤波单元的基础上，进一步设置增强滤波单元，可以更好地提升滤波效果，且能够根据需求灵活调整，简单且可靠。
在一个可选例子中，所述第一低频陷波单元，可以包括：第三共模电容和第一低频陷波电感。例如：第一低频陷波电感LL1。
其中，所述第三共模电容的公共端，经所述第一低频陷波电感后连接至所述第一高频陷波单元。例如：当第一低频陷波电感自身的损耗角大于设定低频值的情况下，可以省去第一高频陷波电阻。
例如：低频段陷波电阻阻值根据陷波带宽和阻尼调整，电阻一般取值在10-200Ω。可以利用谐振环路特别是低频段陷波电感自身的损耗，不加低频段陷波电阻。通常，高磁导率锰锌铁氧体、硅钢等材料在0.1MHz-1MHz频段内损耗角正切较大，可以省去串联低频段陷波电阻。
其中，任一共模电容，可以包括：Y电容。第一共模电容、第二共模电容、以及第一低频陷波单元中的第三电容中的每个共模电容均可以是Y电容中，该Y电容中设置有第一电容和第二电容。第一电容的第一连接端连接至电源进线的L线，第二电容的第一连接端连接至电源进线的N线，第一电容的第二连接端和第二电容的第二连接端连接至地线。
例如：低频段陷波电感取值一般为100uH-1mH，在0.1MHz-1MHz频率范围内与第三Y电容Y3发生串联谐振。第三Y电容Y3的取值一般在0.1nF-10nF之间。第三Y电容Y3的取值应远远小于第二Y电容Y2的取值，以避免第二Y电容Y2与低频段陷波电感发生并联谐振产生不良影响。
由此，通过共模电容和低频陷波电感构成低频陷波单元，如通过第三共模电容和第一低频陷波电感构成第一低频陷波单元，结构简单，且可增强低频滤波效果，滤波可靠性高。
可选地，所述第一低频陷波单元，还可以包括：第一低频陷波电阻。例如：第一低频陷波电阻RL1。
其中，所述第三共模电容的公共端，依次经所述第一低频陷波电感和所述第一低频陷波电阻后连接至所述第一高频陷波单元。
例如：如图1所示，第二Y电容Y2与低频段陷波支路并联，低频段陷波支路包括第三Y电容Y3、低频段陷波电感和低频段陷波电阻，低频段陷波支路在0.1MHz-1MHz频段内发生串联谐振。第三Y电容Y3与低频陷波电感、低频陷波电阻低频发生串联谐振，在低频段会呈低阻抗特性，与之并联的第二Y电容Y2同样呈低频低阻抗效果，可以增强低频的滤波效果。
由此，通过在低频陷波单元中设置低频陷波电阻，可以更好地提升低频滤波的适用范围，精准且可靠。
在一个可选例子中，所述第一高频陷波单元，可以包括：第一高频陷波电感。例如：第一高频陷波电感LH1。
其中，所述第一高频陷波电感，串联在所述第一低频陷波单元与所述第一共模电容的公共端之间。例如：当第一高频陷波电感自身的损耗角大于设定高频值的情况下，可以省去第一高频陷波电阻。
例如：高频段陷波电感取值一般为1uH-30uH，在10MHz-30MHz频率范围内与共模扼流圈的寄生电容发生并联谐振，共模扼流圈的寄生电容通常在5-100pF间。通过控制陷波电感的取值，可以控制并联谐振的频率点，抑制对应的干扰点。譬如干扰在13M，那么就应该控制电感取值使之并联谐振点在13M附近。
例如：高频段陷波电阻阻值根据陷波带宽调整，电阻一般取值在10-200Ω。高频陷波呈高阻状态的带宽与陷波电阻有关系，这里带宽指的是高阻状态的频率范围有多大，譬如11M-13M这一段呈高阻状态。其中，可以利用谐振环路特别是共模扼流圈自身的高频损耗，不加高频段陷波电阻。通常，锰锌铁氧体、铁粉芯、磁粉芯在10MHz-30MHz频段内损耗角正切较大，可以省去串联陷波电阻。共模扼流圈一般采用锰锌铁氧体或非晶、纳米晶磁芯，标称感值在1mH-15mH之间，在10MHz-30MHz频段内损耗角正切较大，也可以省去串联陷波电阻。高频段陷波电路可以工作在失谐的情况，此时需要衰减的频率应高于陷波谐振点频率，干扰频率被陷波电感阻挡，只能通过共模扼流圈的寄生电容传出。
由此，通过以高频陷波电感作为高频陷波单元，滤除高频共模干扰，使得高频共模干扰的滤除效果更好，简单且可靠。
可选地，所述第一高频陷波单元，还可以包括：第一高频陷波电阻。例如：第一高频陷波电阻RH1。
其中，所述第一高频陷波电感和所述第一高频陷波电阻，依次串联在所述第一低频陷波单元与所述第一共模电容的公共端之间。
例如：在图1中，滤波器出线处第二Y电容Y2串联高频段陷波电感、高频段陷波电阻再接地，高频段陷波电感经第一Y电容Y1和第二Y电容Y2与共模扼流圈寄生电容在10MHz-30MHz频段内发生并联谐振。
例如：在图1中，滤波器出线处第二Y电容Y2串联高频段陷波电感、高频段陷波电阻再接地，高频段陷波电感经第一Y电容Y1和第二Y电容Y2与共模扼流圈寄生电容在10MHz-30MHz频段内发生并联谐振。高频陷波电感与第一Y电容Y1和第二Y电容Y2电容与共模扼流圈寄生电容发生并联谐振，在高频时呈高阻状态，抑制高频共模干扰流入地线。
当然，也可以说，该高低频段滤波装置，可以包括：第一至第三共模电容、第一磁环、第一共模扼流圈、第一低频陷波单元、第一高频陷波单元。
具体地，所述第一磁环，设置在电源进线处。第一共模电容、第三共模电容和第二共模电容，依次并行设置在电源进线与地线之间。所述第一共模扼流圈，设置在电源进线上，且位于第一共模电容和第三共模电容之间。所述第一低频陷波单元，设置在所述第三共模电容与地线之间。所述第一高频陷波单元，设置在所述第一共模扼流圈与地线之间，且位于所述第一共模电容与所述第一共模扼流圈之间。
其中，每个共模电容中设置有第一电容和第二电容，第一电容的第一连接端连接至电源进线的L线，第二电容的第一连接端连接至电源进线的N线，第一电容的第二连接端和第二电容的第二连接端连接至地线。
由此，通过在高频陷波单元中设置高频陷波电阻，可以更好地提升高频滤波的适用范围，精准且可靠。
在一个可选实施方式中，还可以包括：第二低频陷波单元。所述第二低频陷波单元，设置在电源进线的L、N线与地线之间，且位于所述第一磁环与所述第一共模电容之间。
其中，所述第二低频陷波单元的结构，与所述第一低频陷波单元相同。
例如：为了低频段滤波效果更佳，在L、N进线可并联低频陷波支路，如图2。低频陷波支路由第四Y电容Y4、低频陷波电感、低频陷波电阻组成。低频陷波支路的器件选型原则与第三Y电容Y3的低频陷波支路相同。在图2中，低频陷波电感与低频陷波电阻分别与第四Y电容Y4、第三Y电容Y3共同组成低频低阻抗旁路电路，而高频陷波电感与高频陷波电阻组成一个高频高阻抗旁路电路，既增强低频滤波效果，又增加高频滤波抑制效果。
当然，也可以是，该高低频段滤波装置，还可以包括：第二低频陷波单元。所述第二低频陷波单元，并联设置在所述基本滤波单元中。
进而，在所述基本滤波单元可以包括第一磁环、第一共模扼流圈、第一共模电容和第二共模电容的情况下，所述第二低频陷波单元，设置在电源进线的L、N线与地线之间，且位于所述第一磁环与所述第一共模电容之间。其中，所述第二低频陷波单元的结构，与所述第一低频陷波单元相同。
具体地，第二低频陷波单元，可以包括：第四共模电容、第二低频陷波电感和第二低频陷波电阻。例如：第二低频陷波电感LL2，第二低频陷波电阻RL2。所述第四共模电容的公共端，依次经所述第二低频陷波电感和所述第二低频陷波电阻后连接至所述第一共模电容的公共端或连接至第二高频陷波单元。
其中，任一共模电容，可以包括：Y电容。第一共模电容、第二共模电容、第一低频陷波单元中的第三电容、以及第二低频陷波单元中的第四电容中的每个共模电容，均可以是Y电容中。该Y电容中设置有第一电容和第二电容。第一电容的第一连接端连接至电源进线的L线，第二电容的第一连接端连接至电源进线的N线，第一电容的第二连接端和第二电容的第二连接端连接至地线。
由此，通过增设低频陷波单元，可以更精准、更可靠地增强滤波效果，且结构简单。
其中，以上各实施例中，共模电容、陷波电感的设置方式，可以包括至少一种设置情形。
第一种设置情形：每个共模电容，可以包括：陶瓷电容或薄膜电容。每个共模电容的电容值大于第一共模扼流圈或第二共模扼流圈的寄生电容。
例如：共模电容(如Y电容)，通常为陶瓷电容或薄膜电容，容值通常为1nF-100nF，远远大于共模扼流圈的寄生电容。第一Y电容Y1和第二Y电容Y2在10MHz-30MHz频率范围内阻抗通常小于10Ω，对高频段谐振电流起到直通作用。
由此，通过使用陶瓷电容或薄膜电容作为共模电容，结构简单、且成本低；限定共模电容的电容值与共模扼流圈的寄生电容之间的关系，有利于保证滤波的精准性和可靠性。
第二种设置情形：第一低频陷波电感、第二低频陷波电感、第一高频陷波电感、增强陷波电感中任一陷波电感，可以包括：两个以上电感。两个以上所述电感串联。任一陷波电感的磁芯，采用镍锌铁氧体或镁锌铁氧体设置。
例如：陷波电感可以通过两个或多个电感串联，减少电感寄生电容的影响。陷波电感磁芯，可以采用镍锌铁氧体或镁锌铁氧体，使得在陷波频率点附近电感的Q值较高。
由此，通过设置陷波电感的设置形式、材质等，可以更好地保证滤波效果。
经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路，并对高频共模干扰产生高阻抗，阻挡干扰传出，滤波器级数减少，电源线出线处磁环减少，电路器件成本下降。
根据本实用新型的实施例，还提供了对应于高低频段滤波装置的一种电器设备。该电器设备可以包括：以上所述的高低频段滤波装置。
在一个可选实施方式中，本实用新型的方案中，为了低成本地实现低频段(150kHz-约700kHz)和高频段(约10MHz-30MHz)共模传导电磁干扰的滤除，本实用新型的方案，提供一种高低频段传导共模干扰陷波电路和家用电器，该高低频段传导共模干扰陷波电路的滤波器级数减少，电源线出线处磁环减少，电路器件成本下降。
在一个可选例子中，本实用新型的方案，利用Y电容-低频段陷波电感串联谐振原理，提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路；并利用扼流圈寄生电容-高频段陷波电感并联谐振原理，对高频共模干扰产生高阻抗，阻挡干扰传出。
在一个可选具体实施方式中，可以参见图1至图5所示的例子，对本实用新型的方案的具体实现过程进行示例性说明。
一般地，如图3所示，只针对第一Y电容Y1、第二Y电容Y2进行取值调整，或在Y电容(如第一Y电容Y1、第二Y电容Y2等)后面增加电阻、增加扼流圈，来增强共模滤波效果。第一Y电容Y1和第二Y电容Y2作用都是滤除共模干扰。这种仅仅使用Y电容或在Y电容后面加电阻、地线串磁环的方式进行共模干扰抑制，往往效果并不好。
列举一种具体实施案例，使用附图3结构的滤波电路，未整改前测得结果如图4，其中低频超标6dB，高频超标4个dB。使用图3结构整改，需要第二共模扼流圈使用高频阻抗高的纳米晶，并在进线替换低频阻抗高的磁环，若效果仍不达标，可以再增加一级滤波电路拓扑；使用图1结构的滤波电路，仅需要使用第一共模扼流圈，将后级第二Y电容Y2并联一级低频陷波电路，然后串联一级高频陷波电路接入地，并在进线替换低频阻抗较高的磁环，所达到的效果如图5所示，使其EMI测试低频裕量有6dB，高频裕量有8dB。图4、图5中，RBW表示带宽，MT表示终扫时间，Att 10dB AUTO 10dB表示自动衰减。
在一个可选具体例子中，高低频段陷波电路，电路原理可以如图1所示。可以通过低频陷波电路，并联在Y电容两端，使其较原来Y电容的阻抗在低频段拥有较低的阻抗，使得其低频旁路效果更佳，增强其低频共模滤波效果；同时，在Y电容接地前，串联一个高频陷波电路，使其在高频下有很高的阻抗，抑制共模干扰从Y电容直接流入地线，从而抑制高频共模干扰。
在图1中，低频陷波电感与低频陷波电阻和第三Y电容Y3共同组成低频低阻抗旁路电路，而高频陷波电感与高频陷波电阻组成一个高频高阻抗旁路电路，既增强低频滤波效果，又增加高频滤波抑制效果。
在图1中，滤波器出线处第二Y电容Y2串联高频段陷波电感、高频段陷波电阻再接地，高频段陷波电感经第一Y电容Y1和第二Y电容Y2与共模扼流圈寄生电容在10MHz-30MHz频段内发生并联谐振。第二Y电容Y2与低频段陷波支路并联，低频段陷波支路包括第三Y电容Y3、低频段陷波电感和低频段陷波电阻，低频段陷波支路在0.1MHz-1MHz频段内发生串联谐振。
其中，第三Y电容Y3与低频陷波电感、低频陷波电阻低频发生串联谐振，在低频段会呈低阻抗特性，与之并联的第二Y电容Y2同样呈低频低阻抗效果，可以增强低频的滤波效果。而高频陷波电感与第一Y电容Y1和第二Y电容Y2电容与共模扼流圈寄生电容发生并联谐振，在高频时呈高阻状态，抑制高频共模干扰流入地线。
可选地，高频段陷波电感取值一般为1uH-30uH，在10MHz-30MHz频率范围内与共模扼流圈的寄生电容发生并联谐振，共模扼流圈的寄生电容通常在5-100pF间。通过控制陷波电感的取值，可以控制并联谐振的频率点，抑制对应的干扰点。譬如干扰在13M，那么就应该控制电感取值使之并联谐振点在13M附近。
可选地，陷波电感可以通过两个或多个电感串联，减少电感寄生电容的影响。陷波电感磁芯，可以采用镍锌铁氧体或镁锌铁氧体，使得在陷波频率点附近电感的Q值较高。
可选地，高频段陷波电阻阻值根据陷波带宽调整，电阻一般取值在10-200Ω。高频陷波呈高阻状态的带宽与陷波电阻有关系，这里带宽指的是高阻状态的频率范围有多大，譬如11M-13M这一段呈高阻状态。
其中，可以利用谐振环路特别是共模扼流圈自身的高频损耗，不加高频段陷波电阻。通常，锰锌铁氧体、铁粉芯、磁粉芯在10MHz-30MHz频段内损耗角正切较大，可以省去串联陷波电阻。共模扼流圈一般采用锰锌铁氧体或非晶、纳米晶磁芯，标称感值在1mH-15mH之间，在10MHz-30MHz频段内损耗角正切较大，也可以省去串联陷波电阻。
可选地，高频段陷波电路可以工作在失谐的情况，此时需要衰减的频率应高于陷波谐振点频率，干扰频率被陷波电感阻挡，只能通过共模扼流圈的寄生电容传出。
可选地，共模电容(如Y电容)，通常为陶瓷电容或薄膜电容，容值通常为1nF-100nF，远远大于共模扼流圈的寄生电容。第一Y电容Y1和第二Y电容Y2在10MHz-30MHz频率范围内阻抗通常小于10Ω，对高频段谐振电流起到直通作用。
在一个可选具体例子中，为了高频滤波效果更佳，在L、N线出线位置可以串联一个共模扼流圈，在L、N进线加入高频段阻抗值较高的磁环，构成多级滤波，增强高频滤波效果。L、N线出线处串联的共模扼流圈可以增加一组Y电容和陷波电感，在保证高频滤波效果同时提升低频共模的衰减。
例如：增加的一组Y电容和陷波电感与L、N线出线处串联的共模扼流圈的连接方式可以如图1一样，接在共模扼流圈后面。
可选地，低频段陷波电感取值一般为100uH-1mH，在0.1MHz-1MHz频率范围内与第三Y电容Y3发生串联谐振。
可选地，第三Y电容Y3的取值一般在0.1nF-10nF之间。第三Y电容Y3的取值应远远小于第二Y电容Y2的取值，以避免第二Y电容Y2与低频段陷波电感发生并联谐振产生不良影响。
可选地，低频段陷波电阻阻值根据陷波带宽和阻尼调整，电阻一般取值在10-200Ω。
其中，可以利用谐振环路特别是低频段陷波电感自身的损耗，不加低频段陷波电阻。通常，高磁导率锰锌铁氧体、硅钢等材料在0.1MHz-1MHz频段内损耗角正切较大，可以省去串联低频段陷波电阻。
在一个可选具体例子中，为了低频段滤波效果更佳，在L、N进线可并联低频陷波支路，如图2。低频陷波支路由第四Y电容Y4、低频陷波电感、低频陷波电阻组成。低频陷波支路的器件选型原则与第三Y电容Y3的低频陷波支路相同。
在图2中，低频陷波电感与低频陷波电阻分别与第四Y电容Y4、第三Y电容Y3共同组成低频低阻抗旁路电路，而高频陷波电感与高频陷波电阻组成一个高频高阻抗旁路电路，既增强低频滤波效果，又增加高频滤波抑制效果。
由于本实施例的电器设备所实现的处理及功能基本相应于前述图1至图5所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实用新型的技术方案，通过利用Y电容-低频段陷波电感串联谐振原理，提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路。并利用扼流圈寄生电容-高频段陷波电感并联谐振原理，对高频共模干扰产生高阻抗，阻挡干扰传出，实现滤除共模传导电磁干扰。
根据本实用新型的实施例，还提供了对应于电器设备的一种电器设备的高低频段滤波方法。该电器设备的高低频段滤波方法可以包括：通过基本滤波单元，对待滤波的电源中低频段与高频段之间频段部分的共模干扰进行滤除；通过第一低频陷波单元，对所述电源中低频段部分的共模干扰提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路，以阻挡低频共模干扰传出；通过第一高频陷波单元，对所述电源中高频段部分的高频共模干扰提供高频共模干扰的高阻抗旁路通路，以阻挡高频共模干扰传出。
由此，通过基本滤波单元、第一低频陷波单元和第一高频陷波单元的配合设置，可以既增强低频滤波效果又增强高频滤波效果，增强滤除共模传导电磁干扰的效果。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述电器设备的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过低频陷波电感与低频陷波电阻与Y电容共同组成低频低阻抗旁路电路，而高频陷波电感与高频陷波电阻组成一个高频高阻抗旁路电路，既增强低频滤波效果，又增加高频滤波抑制效果。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
Claims (11)
1.一种高低频段滤波装置，其特征在于，包括：基本滤波单元、第一低频陷波单元和第一高频陷波单元；所述第一低频陷波单元和所述第一高频陷波单元，分别设置在所述基本滤波单元中；其中，
所述基本滤波单元，用于对待滤波的电源中低频段与高频段之间频段部分的共模干扰进行滤除；
所述第一低频陷波单元，用于对所述电源中低频段部分的共模干扰提供低频共模干扰的低阻抗旁路通路；
所述第一高频陷波单元，用于对所述电源中高频段部分的高频共模干扰提供高频共模干扰的高阻抗旁路通路。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基本滤波单元，包括：第一磁环、第一共模扼流圈、第一共模电容和第二共模电容；其中，
所述第一磁环，设置在所述电源的电源进线的L、N线处；
所述第一共模电容、所述第一低频陷波单元和所述第二共模电容，依次并行设置在电源进线的L、N线与地线之间；
所述第一共模扼流圈，设置在电源进线的L、N线上，且位于所述第一共模电容和所述第一低频陷波单元之间；
所述第一高频陷波单元，串联设置在所述第一共模电容与所述第一低频陷波单元之间。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述基本滤波单元，还包括：第二共模扼流圈；所述第二共模扼流圈设置在所述电源的电源出线的L、N线上；
其中，所述第一磁环，包括：阻抗值在预设值以上的高频段磁环，以与所述第一共模扼流圈和所述第二共模扼流圈，形成两级以上的多级滤波单元。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述基本滤波单元，还包括：至少一组增强滤波单元；每组增强滤波单元，包括：增强共模电容和增强陷波电感；其中，
该增强共模电容和该增强陷波电感，设置在电源出线的L、N线上，且位于所述第二共模扼流圈远离电源线进线的一侧。
5.根据权利要求2-4之一所述的装置，其特征在于，所述第一低频陷波单元，包括：第三共模电容和第一低频陷波电感；其中，
所述第三共模电容的公共端，经所述第一低频陷波电感后连接至所述第一高频陷波单元。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一低频陷波单元，还包括：第一低频陷波电阻；其中，
所述第三共模电容的公共端，依次经所述第一低频陷波电感和所述第一低频陷波电阻后连接至所述第一高频陷波单元。
7.根据权利要求2-4之一所述的装置，其特征在于，所述第一高频陷波单元，包括：第一高频陷波电感；其中，
所述第一高频陷波电感，串联在所述第一低频陷波单元与所述第一共模电容的公共端之间。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一高频陷波单元，还包括：第一高频陷波电阻；其中，
所述第一高频陷波电感和所述第一高频陷波电阻，依次串联在所述第一低频陷波单元与所述第一共模电容的公共端之间。
9.根据权利要求2-4之一所述的装置，其特征在于，还包括：第二低频陷波单元；
所述第二低频陷波单元，设置在电源进线的L、N线与地线之间，且位于所述第一磁环与所述第一共模电容之间；
其中，所述第二低频陷波单元的结构，与所述第一低频陷波单元相同。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，其中，
每个共模电容，包括：陶瓷电容或薄膜电容；
每个共模电容的电容值大于第一共模扼流圈或第二共模扼流圈的寄生电容；
和/或，
第一低频陷波电感、第二低频陷波电感、第一高频陷波电感、增强陷波电感中任一陷波电感，包括：两个以上电感；两个以上所述电感串联；
任一陷波电感的磁芯，采用镍锌铁氧体或镁锌铁氧体设置。
11.一种电器设备，其特征在于，包括：如权利要求1-10任一所述的高低频段滤波装置。
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| CN201921255062.1U CN210041770U (zh) | 2019-08-05 | 2019-08-05 | 一种高低频段滤波装置及电器设备 |
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| CN112731017A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-30 | 北京无线电计量测试研究所 | 一种用于电源线传导发射项目测量和整改的装置 |
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