CN210093187U - 一种高频段滤波装置及电器设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高频段滤波装置及电器设备，该装置包括：基本滤波单元和第一高频陷波单元；所述第一高频陷波单元，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高频段之外频段部分的共模干扰进行滤除；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，可以解决增加滤波器级数提高高频共模滤波性能的方式器件成本大的问题，达到减小成本的效果。

Description

一种高频段滤波装置及电器设备

技术领域

本实用新型属于滤波技术领域，具体涉及一种高频段滤波装置及电器设备，尤其涉及一种高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，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。

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。对于高频段共模干扰，通常需要加大进线磁环的匝数、个数以提高共模阻抗，但是阻抗的加大受到匝间电容的约束。增加滤波器级数可以提高高频共模滤波性能，但是器件成本大幅增加。

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，提供一种高频段滤波装置及电器设备，以解决增加滤波器级数提高高频共模滤波性能的方式器件成本大的问题，达到减小成本的效果。

本实用新型提供一种高频段滤波装置，包括：基本滤波单元和第一高频陷波单元；所述第一高频陷波单元，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高频段之外频段部分的共模干扰进行滤除；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、第一共模扼流圈和第一共模电容；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；所述第一共模电容和所述第一高频陷波单元，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高频陷波单元之间。

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，该高频段滤波装置，还包括：第二高频陷波单元；所述第二高频陷波单元，设置在电源进线的L、N线与地线之间，且位于所述第二高频陷波单元远离电源线进线的一侧。

可选地，所述第二高频陷波单元的结构，与所述第一高频陷波单元的结构相同。

可选地，所述第一高频陷波单元，包括：第二共模电容和第一陷波电感；其中，所述第二共模电容的公共端，经所述第一陷波电感后接地。

可选地，所述第一高频陷波单元，还包括：第一陷波电阻；其中，所述第二共模电容的公共端，依次经所述第一陷波电感和所述第一陷波电阻后接地。

可选地，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，第一陷波电感，包括：两个以上电感；两个以上所述电感串联；第一陷波电感的磁芯，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：以上所述的高频段滤波装置。

本实用新型的方案，通过利用谐振电感和共模扼流圈寄生电容的并联谐振，对高频段共模干扰产生较大阻抗，抑制高频段共模干扰传出，且成本低。

进一步，本实用新型的方案，通过在滤波器出线处Y电容串联电感再接地，滤波器级数减少，电源线出线处磁环减少、匝数减少，电路器件成本下降。

进一步，本实用新型的方案，通过在滤波器出线处Y电容串联电感再接地，以利用谐振电感和共模扼流圈寄生电容的并联谐振，减少滤波器级数，并对高频段共模干扰产生较大阻抗，成本低。

由此，本实用新型的方案，通过利用谐振电感和共模扼流圈寄生电容的并联谐振，对高频段共模干扰产生较大阻抗，抑制高频段共模干扰传出，解决增加滤波器级数提高高频共模滤波性能的方式器件成本大的问题，达到减小成本的效果。

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为本实用新型的高频段滤波装置的一实施例的结构示意图，具体为高频共模陷波电路的结构示意图；

图2为本实用新型的高频段滤波装置的另一实施例的结构示意图，具体为二级滤波的陷波电路的结构示意图；

图3为常规的高频共模滤波电路的结构示意图；

图4为一种干扰基于图3的传导EMI测试效果示意图；

图5为一种干扰基于图1的传导EMI测试效果示意图。

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；R₁-第一陷波电阻；R₂-第二陷波电阻；L₁-第一陷波电感；L₂-第二陷波电感。

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。该高频段滤波装置可以包括：基本滤波单元和第一高频陷波单元。所述第一高频陷波单元，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高频段之外频段部分的共模干扰进行滤除。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。

例如：为了低成本地实现高频段(约10MHz-30MHz)共模传导电磁干扰的滤除。本实用新型的方案，提供了一种高频段传导共模干扰陷波电路和家用电器，利用谐振电感和共模扼流圈寄生电容的并联谐振，对高频段共模干扰产生较大阻抗，抑制高频段共模干扰传出。例如：通过在滤波器出线处Y电容串联电感再接地，使滤波器级数减少，电源线出线处磁环减少、匝数减少，电路器件成本下降。

由此，通过基本滤波单元和第一高频陷波单元的配合设置，可以增强高频滤波效果，增强滤除共模传导电磁干扰的效果。

可选地，所述基本滤波单元，可以包括：第一磁环、第一共模扼流圈和第一共模电容。

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。所述第一共模电容和所述第一高频陷波单元，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高频陷波单元之间。

例如：可以在图3所示方案的基础上，对其第二共模电容Y2旁路通路进行优化设计，对第二共模电容Y2后串联一个陷波电感和陷波电阻，提高其高频旁路阻抗，抑制高频共模干扰，一个实施方式可以如图1所示。若利用形如图1的陷波电路，提高Y电容在高频时的阻抗，迫使干扰源经过共模扼流圈，且选用的共模扼流圈可以使用铁氧体/非晶，同时保证低频和高频抑制效果，可以减少电源进线处的磁环使用，并减少使用一个第二共模扼流圈，最终效果如图5所示。

由此，通过第一磁环、第一共模扼流圈和第一共模电容的配合设置，可以实现对电源中处于高频段部分之外频段部分的共模干扰的滤除，结构简单。

进一步可选地，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：为了使滤波器效果更佳，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，如图2所示。

由此，通过在第一磁环、第一共模扼流圈和第一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，有利于增强高频滤波效果。

在一个可选实施方式中，该高频段滤波装置，还可以包括：第二高频陷波单元。所述第二高频陷波单元，设置在电源进线的L、N线与地线之间，且位于所述第二高频陷波单元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，通过增设高频陷波单元，可以更精准、更可靠地增强滤波效果，且结构简单。

可选地，所述第二高频陷波单元的结构，与所述第一高频陷波单元的结构相同。

例如：所述第二高频陷波单元，可以包括：第三共模电容和第二陷波电感。例如：第二陷波电感L₂。其中，所述第三共模电容的公共端，经所述第二陷波电感后接地。

进一步可选地，所述第二高频陷波单元，还可以包括：第二陷波电阻。例如：第一陷波电阻R₂。其中，所述第三共模电容的公共端，依次经所述第二陷波电感和所述第二陷波电阻后接地。

具体可选地，第三共模电容，可以包括：陶瓷电容或薄膜电容。第三共模电容的电容值大于第二共模扼流圈或第三共模扼流圈的寄生电容。

具体可选地，第二陷波电感，可以包括：两个以上电感。两个以上所述电感串联。第二陷波电感的磁芯，采用镍锌铁氧体或镁锌铁氧体设置。

由此，通过采用至少两个结构相同的高频陷波单元，可以更精准且可靠地实现高频滤波，且成本不会大幅增加。

在一个可选例子中，所述第一高频陷波单元，可以包括：第二共模电容和第一陷波电感。例如：第一陷波电感L₁。

其中，所述第二共模电容的公共端，经所述第一陷波电感后接地。

例如：对第二共模电容Y2后串联一个陷波电感和陷波电阻，形成高频陷波电路，电路原理如图1所示。在滤波器出线Y电容处串联电感再接地。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。进线和出线Y电容容值通常在1-100nF，远远大于共模扼流圈的寄生电容，共模扼流圈的寄生电容通常在5-100pF间。Y电容在10MHz-30MHz频率范围内阻抗通常小于10Ω，对谐振电流起到直通作用。

例如：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。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。

其中，陷波电阻阻值根据陷波带宽调整，电阻一般取值在10-200Ω。可以利用谐振环路特别是共模扼流圈自身的高频损耗，不加高频端陷波电阻。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。

由此，通过以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：第一陷波电阻。例如：第一陷波电阻R₁。其中，所述第二共模电容的公共端，依次经所述第一陷波电感和所述第一陷波电阻后接地。

其中，该方案，不是与旁路共模电容并联去降低低频旁路阻抗；而是将陷波电路作为旁路，利用谐振高阻那段去提高高频旁路阻抗，从而起抑制干扰通过旁路。

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。

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。例如：第一共模电容Y1、第二共模电容Y2、第三共模电容Y3中的任一共模电容，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(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。第一共模电容Y1和第二共模电容Y2在10MHz-30MHz频率范围内阻抗通常小于10Ω，对高频端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：第一陷波电感，可以包括：两个以上电感。两个以上所述电感串联。第一陷波电感的磁芯，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，通过利用谐振电感和共模扼流圈寄生电容的并联谐振，对高频段共模干扰产生较大阻抗，抑制高频段共模干扰传出，且成本低。

根据本实用新型的实施例，还提供了对应于高频段滤波装置的一种电器设备。该电器设备可以包括：以上所述的高频段滤波装置。

在一个可选实施方式中，为了低成本地实现高频段(约10MHz-30MHz)共模传导电磁干扰的滤除。本实用新型的方案，提供了一种高频段传导共模干扰陷波电路和家用电器，利用谐振电感和共模扼流圈寄生电容的并联谐振，对高频段共模干扰产生较大阻抗，抑制高频段共模干扰传出。

在一个可选例子中，本实用新型的方案，通过在滤波器出线处Y电容串联电感再接地，使滤波器级数减少，电源线出线处磁环减少、匝数减少，电路器件成本下降。

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，常常采用图3电路结构进行滤波电路设计，这种设计的成本比较高；若一旦进行降成本控制，取消图3的第二共模扼流圈后，其高频共模干扰无法得到有效抑制。

图3中，第一共模电容Y1，第二共模电容Y2与磁环(如第一磁环和第二磁环)、共模扼流圈(如第一共模扼流圈和第二共模扼流圈)组成共模滤波作用。

在一个可选具体例子中，本实用新型的方案，可以在图3所示方案的基础上，对其第二共模电容Y2旁路通路进行优化设计，对第二共模电容Y2后串联一个陷波电感和陷波电阻，提高其高频旁路阻抗，抑制高频共模干扰，一个实施方式可以如图1所示。

图1中，第二共模电容Y2后面串联了一个陷波电感和陷波电阻。这样，陷波电感，陷波电阻与第二共模电容Y2组成一个高频陷波电路，用于抑制高频干扰从旁路通路经过。

列举一种具体实施案例，一种在10M以上的干扰源，利用形如图3的滤波电路，测试其传导EMI，结果如图4所示，高频抑制效果差的原因主要是因为Y电容高频阻抗过低，导致干扰源不经过第一共模扼流圈滤波，在这种情况下只能调整后级第二共模扼流圈，选用高频阻抗特性更好的非晶/纳米晶共模扼流圈来抑制干扰，同时需要在电源进线处加磁环(1-2个)，抑制低频干扰。若利用形如图1的陷波电路，提高Y电容在高频时的阻抗，迫使干扰源经过共模扼流圈，且选用的共模扼流圈可以使用铁氧体/非晶，同时保证低频和高频抑制效果，可以减少电源进线处的磁环使用，并减少使用一个第二共模扼流圈，最终效果如图5所示。

图4、图5中，Scan表示扫描，1PK表示其所指示线是峰值干扰频谱，2Av表示其所指示线是均值干扰频谱，Limit Check表示限值检查，Line 14AV表示标准55014均值限值线，Line 14QP表示标准55014准峰值值限值线。

其中，对第二共模电容Y2后串联一个陷波电感和陷波电阻，形成高频陷波电路，电路原理如图1所示。在滤波器出线Y电容处串联电感再接地。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。进线和出线Y电容容值通常在1-100nF，远远大于共模扼流圈的寄生电容，共模扼流圈的寄生电容通常在5-100pF间。Y电容在10MHz-30MHz频率范围内阻抗通常小于10Ω，对谐振电流起到直通作用。

可选地，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。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，陷波电阻阻值根据陷波带宽调整，电阻一般取值在10-200Ω。可以利用谐振环路特别是共模扼流圈自身的高频损耗，不加高频端陷波电阻。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(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。第一共模电容Y1和第二共模电容Y2在10MHz-30MHz频率范围内阻抗通常小于10Ω，对高频端谐振电流起到直通作用。

在一个可选具体例子中，为了使滤波器效果更佳，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，如图2所示。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。

图2中，第二共模电容Y2和第三共模电容Y3后面分别串联了一个陷波电感和陷波电阻。第一陷波电感L₁、第一陷波电阻R₁与第二共模电容Y2组成一个高频陷波电路，用于抑制高频干扰从旁路通路经过；第二陷波电感L₂、第二陷波电阻R₂与第三共模电容Y3组成一个高频陷波电路，用于抑制高频干扰从旁路通路经过。

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，通过在滤波器出线处Y电容串联电感再接地，滤波器级数减少，电源线出线处磁环减少、匝数减少，电路器件成本下降。

根据本实用新型的实施例，还提供了对应于电器设备的一种电器设备的高频段滤波方法。该电器设备的高频段滤波方法可以包括：通过基本滤波单元，对待滤波的电源中高频段之外频段部分的共模干扰进行滤除；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。

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，通过在滤波器出线处Y电容串联电感再接地，以利用谐振电感和共模扼流圈寄生电容的并联谐振，减少滤波器级数，并对高频段共模干扰产生较大阻抗，成本低。

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 (9)

1.一种高频段滤波装置，其特征在于，包括：基本滤波单元和第一高频陷波单元；所述第一高频陷波单元，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高频段之外频段部分的共模干扰进行滤除；

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、第一共模扼流圈和第一共模电容；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；

所述第一共模电容和所述第一高频陷波单元，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高频陷波单元之间。

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，该高频段滤波装置，还包括：第二高频陷波单元；

所述第二高频陷波单元，设置在电源进线的L、N线与地线之间，且位于所述第二高频陷波单元远离电源线进线的一侧。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二高频陷波单元的结构，与所述第一高频陷波单元的结构相同。

6.根据权利要求2-5之一所述的装置，其特征在于，所述第一高频陷波单元，包括：第二共模电容和第一陷波电感；其中，

所述第二共模电容的公共端，经所述第一陷波电感后接地。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一高频陷波单元，还包括：第一陷波电阻；其中，

所述第二共模电容的公共端，依次经所述第一陷波电感和所述第一陷波电阻后接地。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，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，

第一陷波电感，包括：两个以上电感；两个以上所述电感串联；

第一陷波电感的磁芯，采用镍锌铁氧体或镁锌铁氧体设置。

9.一种电器设备，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一所述的高频段滤波装置。

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