CN210862989U - 电磁兼容性电路、传感器电路以及传感器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种电磁兼容性电路、传感器电路以及传感器，所述电磁兼容性电路包括第一输入端电感元件、第一输入端电容、第二输入端电感元件、第二输入端电容和第三输入端电容。本实用新型提供的一种电磁兼容性电路、传感器电路以及传感器，通过第一输入端电感元件和第一输入端电容在输入端组成第一输入端LC滤波电路；再通过第一输入端电感元件和第一输入端电容在输入端组成第一输入端LC滤波电路；再通过第二输入端电感元件和第二输入端电容在输入端组成第二输入端LC滤波电路，并使第一输入端电容和第二输入端电容连接到外壳地端，可使输入端的谐波通过外壳地端导出；同时再通过设置在输入端与电路地端之间的第三输入端电容进行滤波。

Description

电磁兼容性电路、传感器电路以及传感器
技术领域
本实用新型涉及一种电磁兼容性电路、传感器电路以及传感器。
背景技术
传感器作为一种精密器件，通常对环境要求较高，也随差电子设备的日益增加，其对电磁兼容性(EMC)的要求也越来越高。例如，一些压力传感器的电磁强度要求可达600V/m，大电流注入可到260mA，需要在不同的频率范围内工作。因此，如何在有限的PCB板空间内，设计达到满足高要求的电磁兼容性电路是本领域技术人员需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型为改善电路的电磁兼容性问题，提供一种电磁兼容性电路、传感器电路以及传感器。
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种电磁兼容性电路，包括第一输入端电感元件、第一输入端电容、第二输入端电感元件、第二输入端电容和第三输入端电容，所述第一输入端电感元件的第一端连接电源输入端，所述第一输入端电容的第一端连接所述第一输入端电感元件的第二端，所述第一输入端电容的第二端连接外壳地端，所述第二输入端电感元件的第一端连接所述第一输入端电感元件的第二端，所述第二输入端电容的第一端连接所述第二输入端电感元件的第二端，所述第二输入端电容的第二端连接外壳地端，所述第三输入端电容的第一端连接所述第二输入端电感元件的第二端，所述第三输入端电容的第二端连接电路地端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述电磁兼容性电路还包括第一输出端电感元件，所述第一输出端电感元件的第一端连接电路地端，所述第一输出端电感元件的第二端连接所述第三输入端电容的第二端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述电磁兼容性电路还包括第一输出端电容，所述第一输出端电容的第一端连接所述第一输出端电感元件的第一端，所述第一输出端电容的第二端连接外壳地端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述第一输入端电感元件与所述第一输出端电感元件为共模电感。
根据本实用新型的一个技术方案，所述第二输入端电容的数量为两个，两个所述第二输入端电容并联。
根据本实用新型的一个技术方案，所述电磁兼容性电路还包括第二输出端电感元件，所述第二输出端电感元件的第一端连接所述第一输出端电感元件的第二端，所述第二输出端电感元件的第二端连接所述第三输入端电容的第二端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述电磁兼容性电路还包括第二输出端电容，所述第二输出端电容的第一端连接所述第二输出端电感元件的第一端，所述第二输出端电容的第二端连接外壳地端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述第二输入端电感元件与所述第二输出端电感元件为共模电感。
根据本实用新型的一个技术方案，所述第二输出端电容的数量为两个，两个所述第二输入端电容并联。
根据本实用新型的一个技术方案，所述电磁兼容性电路还包括负载端电容，所述负载端电容的第一端连接所述第三输入端电容的第二端，所述负载端电容的第二端连接负载端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述电磁兼容性电路还包括第一负载端电感元件，所述第一负载端电感元件的第一端连接负载端，所述第一负载端电感元件的第二端连接所述负载端电容的第二端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述电磁兼容性电路还包括第二负载端电感元件，所述第二负载端电感元件的第一端连接所述第一负载端电感元件的第二端，所述第二负载端电感元件的第二端连接所述负载端电容的第二端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述电磁兼容性电路还包括第三负载端电感元件，所述第三负载端电感元件的第一端连接所述负载端电容的第一端，所述第三负载端电感元件的第二端连接所述第二负载端电感元件的第一端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述电磁兼容性电路还包括第三负载端电感元件，所述第三负载端电感元件的第一端连接所述负载端电容的第一端，所述第三负载端电感元件的第二端连接所述第二负载端电感元件的第一端。
根据本实用新型的一个技术方案，所述输入输出保护电路还包括负载保护电路，所述负载保护电路包括第二保护二极管，所述第二保护二极管的数量为两个，两个所述第二保护二极管反相串联，两个所述第二保护二极管的负极分别连接在负载端和电路地端。
本实用新型还提供一种传感器电路，所述传感器电路采用上述电磁兼容性电路供电。
本实用新型还提供一种传感器，包括传感器体体和传感器电路，所述传感器本体设置有容置腔，所述传感器电路密封设置在所述容置腔内，并产生感测信号；其中，所述传感器电路包括上述电磁兼容性电路，并采用所述电兼容性电路供电。
根据本实用新型的一个技术方案，所述传感器还包括电路板，所述电路板密封设置在所述容置腔内；所述电磁兼容性电路设置在所述电路板上。
根据本实用新型的一个技术方案，所述传感器电路还包括压力感测元件，所述压力感测元件将感测到的压力转换为电信号。
根据本实用新型的一个技术方案，所述传感器为压力传感器。
本实用新型提供了一种电磁兼容性电路、传感器电路以及传感器，通过第一输入端电感元件和第一输入端电容在输入端组成第一输入端LC滤波电路；再通过第二输入端电感元件和第二输入端电容在输入端组成第二输入端LC滤波电路，并使第一输入端电容和第二输入端电容连接到外壳地端，可使输入端的谐波通过外壳地端导出；同时再通过设置在输入端与电路地端之间的第三输入端电容进行滤波，进一步消除噪声信号，从而使整个电路满足高电磁兼容性的要求，提高产品性能，可适用于多种环境。
附图说明
图1为实施例一的传感器的结构示意图；
图2为实施例一为去除部分上部结构的传感器的结构示意图；
图3为实施例二的传感器电路的电路图；
图4为实施例三的传感器电路的电路图；
图5为实施例四的传感器电路的电路图；
图6至8为实施例五的传感器电路的电路图；
图9为实施例六的传感器电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细的描述：
第一实施例
如图1和图2所示，本实用新型公开了一种传感器，包括传感器本体10和传感器电路，所述传感器本体10设置有容置腔11，所述传感器电路密封设置在所述容置腔11内，并产生感测信号，密封的方式可采用密封胶，或者形成一个密闭的腔体，图2所示为容置腔体11去除部分上部结构而暴露出的内部结构；其中，所述传感器电路包括上述的电磁兼容性电路，并采用所述电磁兼容性电路供电。
继续参考图2所示，所述传感器还包括电路板20，所述电路板20密封设置在所述容置腔11内，所述电磁兼容性电路设置在所述电路板11上，为了方便图示，电路板11上具体的电子元件并未全部图示，本领域技术人员可根据产品以及电磁兼容性电路设计相应的电路布局。
在本实施例中，所述传感器电路还包括压力感测元件，所述压力感测元件将感测到的压力转换成电信号，也就是可电连接在负载端Vout，实现纯净电信号的输出。进一步的，所述传感器为压力传感器。
第二实施例
如图3所示，本实施例提供一种传感器电路，使传感器U1通过电磁兼容性电路供电，例如，传感器U1可采用压力传感器，传感器U1具有三个端口：电源输入端1、电路地端2和负载端3，电源输入端1接入电源，电路地端2接地，负载端3连接至其它设备，传感器电路采用电磁兼容性电路供电。
在本实施例中，所述电磁兼容性电路包括第一输入端电感元件L1、第一输入端电容C1、第二输入端电感元件L2、第二输入端电容C2和第三输入端电容C3，所述第一输入端电感元件L1和第一端连接电源输入端Vin，所述第一输入端电容C1的第一端连接所述第一输入端电感元件L1的第二端，所述第一输入端电容C的第二端连接外壳地端CASE，外壳地端CASE电连接器件外壳，器件外壳会电连接到大地上，使第一输入端电感元件L1和第一输入端电容C1形成第一输入端LC滤波电路；所述第二输入端电感元件L2的第一端连接所述第一输入端电感元件L1的第二端，所述第二输入端电容C2的第一端连接所述第二输入端电感元件L2的第二端，所述第二输入端电容C2的第二端连接外壳地端CASE，使第二输入端电感元件L2和第二输入端电容C2形成第二输入端LC滤波电路，通过两次滤波，可消除不同频度段的谐波，进一步提高滤波的能力；所述第三输入端电容C3的第一端连接所述第二输入端电感元件L2的第二端，所述第三输入端电容C3的第二端连接电路地端GND，通过第三输入端电容C3有效的消除电源输入端Vin与电路地端GND之间的噪声干扰。
进一步的，所述第二输入端电容C2的数量为两个，两个所述第二输入端电容C2并联，通过并联设置在第二输入端电感元件L2的第二端与外壳地端CASE的第二输入端电容C2进一步提高滤波能力，并联电容是让电容容量更大，电容容量越大，滤波后的电压就越平稳，波动越小。
第三实施例
如图4所示，在本实施例中，所述电磁兼容性电路还包括第一输出端电感元件L3，所述第一输出端电感元件L3的第一端连接电路地端GND，所述第一输出端电感元件L3的第二端连接所述第三输入端电容C3的第二端，也就是在电路地端GND设置第一输出端电感元件L3，滤除电流里的噪声，稳定电路中的电流，以防止电磁波干扰，通过储存、释放电路中的电能来调节电流的稳定性，能过磁场的形式来储存电能。
所述电磁兼容性电路还包括第一输出端电容C4，所述第一输出端电容C4的第一端连接所述第一输出端电感元件L3的第一端，所述第一输出端电容C4的第二端连接外壳地端CASE，电容以电场的形式储存、释放电路中的电能来调节电流的稳定性，第一输出端电感元件L3与第一输出端电容C4一起形成第一输出LC滤波电路，可消除在电路地端上的噪声。
进一步的，所述第一输入端电感元件L1与所述第一输出端电感元件L3为共模电感，可过滤共模的电磁干扰信号(共模信号)，共模信号是两个幅度相等、相位相同的信号，共模信号会影响电路板的正常工作，也会以电磁波的形式干扰周围环境，共模电感可抑制高频信号产生的电磁波向外辐射。
第四实施例
如图5所示，所述电磁兼容性电路还包括第二输出端电感元件L4，所述第二输出端电感元件L4的第一端连接所述第一输出端电感元件L3的第二端，所述第二输出端电感元件L4的第二端连接所述第三输入端电容C3的第二端，通过第二输出端电感元件L4进一步的在电路地端进行滤波。
在本实施例中，所述电磁兼容性电路还包括第二输出端电容C5，所述第二输出端电容C5的第一端连接所述第二输出端电感元件L4的第二端，所述第二输出端电容C5的第二端连接外壳地端CASE，第二输出端电感元件L4与第二输出端电容C5一起形成第二输出LC滤波电路，进一步消除在电路地端上的噪声。
同样的，所述第二输入端电感元件L2与所述第二输出端电感元件L4为共模电感，进一步抑制电路中的噪声。
作为一个改进，所述第二输出端电容C5的数量为两个，两个所述第二输出端电容C5并联，从而可吸收电路地端GND与外壳地端CASE之间的噪声，进一步的消除电磁干扰。
在本实施例中，所述电磁兼容性电路还包括负载端电容C6，所述负载端电容C6的第一端连接所述第三输入端电容C3的第二端，所述负载端电容C6的第二端连接负载端Vout，也就是在电路地端GND与负载端Vout之间设置负载端电容C6，从而可吸收电路地端GND与负载端Vout之间的噪声，进一步的消除电磁干扰。
第五实施例
如图6所示，所述电磁兼容性电路还包括第一负载端电感元件L5，所述第一负载端电感元件L5的第一端连接负载端，所述第一负载端电感元件L5的第一端连接所述负载端电容C6的第二端，电感元件的作用是阻碍电流的变化，当电流增加时电感元件阻碍电流的增加，当电流减小时电感元件阻碍电流的减小，电感元件阻碍电流变化过程并不消耗电能，阻碍电流增加时它将电的能量以磁场的形式暂时储存起来，等到电流减小时它也将磁场的能量释放出来，从而在负载端提供稳定信号。
在本实施例中，如图7所示，所述电磁兼容性电路还包括第二负载端电感元件L6，所述第二负载端电感元件L6的第一端连接所述第一负载端电感元件L5的第二端，所述第二负载端电感元件L6的第一端连接所述负载端电容C6的第二端，通过串联的第一负载端电感元件L5和第二负载端电感元件L6提高在负载端的电感量。
进一步的，如图8所示，所述电磁兼容性电路还包括第三负载端电感元件L7，所述第三负载端电感元件L7的第一端连接所述第二负载端电感元件L6的第二端，所述第三负载端电感元件L7的第一端连接所述负载端电容C6的第一端，进一步提高在负载端的电感量。
第六实施例
如图9所示，所述电磁兼容性电路还包括输入输出保护电路U2，所述输入输出保护电路包括第一保护二极管，所述第一保护二极管的数量为两个，两个所述第一保护二极管反相串联，两个所述第一保护二极管的负极分别连接在电源输入端Vin和电路地端GND，两个第一保护二极管反向串联后可起过压保护作用，从而保护电源输入端Vin与电路地端GND之间的用电安全，当电路过压时，第一保护二极管首先会被击穿短路。
在本实施例中，所述输入输出保护电路U2还包括负载保护电路，所述负载保护电路包括第二保护二极管，所述第二保护二极管的数量为两个，两个所述第二保护二极管反相串联，两个所述第二保护二极管的负极分别连接在负载端Vout和电路地端GND，从而保护负载端Vout与电路地端GND之间的用电安全，当电路过压时，第二保护二极管首先会被击穿短路。
在以上实施例中，所有的电感元件L1、L2、L3、L4、L5、L6和L7都可采用电感线圈和磁芯组合的结构，电感线圈的材料包括铜线，磁芯的材料包括铁氧体(ferrite)和/或软磁材料。
通过本实用新型提供的电磁兼容性电路供电，可满足在200MHz-12.4GHz频率范围的ISO11452－2下的辐射敏感性测试(RS，Radiated Susceptibility test)，同时还可满足在90kHz－400MHz频率范围内的ISO11452－4下的大电流注入法测试(BCI，Bulk CurrentInjection)，相对于现有技术，本实施例的电磁兼容性电路满足了更高频段以及更大电流下的电磁辐射要求，并可满足工业设计上对产品体积的要求。
本实用新型提供了一种电磁兼容性电路、传感器电路以及传感器，通过第一输入端电感元件和第一输入端电容在输入端组成第一输入端LC滤波电路；再通过第二输入端电感元件和第二输入端电容在输入端组成第二输入端LC滤波电路，并使第一输入端电容和第二输入端电容连接到外壳地端，可使输入端的谐波通过外壳地端导出；同时再通过设置在输入端与电路地端之间的第三输入端电容进行滤波，进一步消除噪声信号，从而使整个电路满足高电磁兼容性的要求，提高产品性能，可适用于多种环境。
本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。

Claims (20)

1.一种电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路包括：第一输入端电感元件，所述第一输入端电感元件的第一端连接电源输入端；第一输入端电容，所述第一输入端电容的第一端连接所述第一输入端电感元件的第二端，所述第一输入端电容的第二端连接外壳地端；第二输入端电感元件，所述第二输入端电感元件的第一端连接所述第一输入端电感元件的第二端；第二输入端电容，所述第二输入端电容的第一端连接所述第二输入端电感元件的第二端，所述第二输入端电容的第二端连接外壳地端；第三输入端电容，所述第三输入端电容的第一端连接所述第二输入端电感元件的第二端，所述第三输入端电容的第二端连接电路地端。
2.根据权利要求1所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路还包括第一输出端电感元件，所述第一输出端电感元件的第一端连接电路地端，所述第一输出端电感元件的第二端连接所述第三输入端电容的第二端。
3.根据权利要求2所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路还包括第一输出端电容，所述第一输出端电容的第一端连接所述第一输出端电感元件的第一端，所述第一输出端电容的第二端连接外壳地端。
4.根据权利要求2所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述第一输入端电感元件与所述第一输出端电感元件为共模电感。
5.根据权利要求1所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述第二输入端电容的数量为两个，两个所述第二输入端电容并联。
6.根据权利要求2所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路还包括第二输出端电感元件，所述第二输出端电感元件的第一端连接所述第一输出端电感元件的第二端，所述第二输出端电感元件的第二端连接所述第三输入端电容的第二端。
7.根据权利要求6所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路还包括第二输出端电容，所述第二输出端电容的第一端连接所述第二输出端电感元件的第一端，所述第二输出端电容的第二端连接外壳地端。
8.根据权利要求6所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述第二输入端电感元件与所述第二输出端电感元件为共模电感。
9.根据权利要求7所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述第二输出端电容的数量为两个，两个所述第二输入端电容并联。
10.根据权利要求1所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路还包括负载端电容，所述负载端电容的第一端连接所述第三输入端电容的第二端，所述负载端电容的第二端连接负载端。
11.根据权利要求10所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路还包括第一负载端电感元件，所述第一负载端电感元件的第一端连接负载端，所述第一负载端电感元件的第二端连接所述负载端电容的第二端。
12.根据权利要求11所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路还包括第二负载端电感元件，所述第二负载端电感元件的第一端连接所述第一负载端电感元件的第二端，所述第二负载端电感元件的第二端连接所述负载端电容的第二端。
13.根据权利要求12所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路还包括第三负载端电感元件，所述第三负载端电感元件的第一端连接所述负载端电容的第一端，所述第三负载端电感元件的第二端连接所述第二负载端电感元件的第一端。
14.根据权利要求1所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述电磁兼容性电路还包括输入输出保护电路，所述输入输出保护电路包括第一保护二极管，所述第一保护二极管的数量为两个，两个所述第一保护二极管反相串联，两个所述第一保护二极管的负极分别连接在电源输入端和电路地端。
15.根据权利要求14所述的电磁兼容性电路，其特征在于，所述输入输出保护电路还包括负载保护电路，所述负载保护电路包括第二保护二极管，所述第二保护二极管的数量为两个，两个所述第二保护二极管反相串联，两个所述第二保护二极管的负极分别连接在负载端和电路地端。
16.一种传感器电路，其特征在于，所述传感器电路采用如权利要求1至15之间任意一项所述的电磁兼容性电路供电。
17.一种传感器，其特征在于，所述传感器包括传感器本体和传感器电路，所述传感器本体设置有容置腔，所述传感器电路密封设置在所述容置腔内，并产生感测信号；其中，所述传感器电路包括如权利要求1至15之间任意一项所述的电磁兼容性电路，并采用所述电磁兼容性电路供电。
18.根据权利要求17所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括电路板，所述电路板密封设置在所述容置腔内；所述电磁兼容性电路设置在所述电路板上。
19.根据权利要求17所述的传感器，其特征在于，所述传感器电路还包括压力感测元件，所述压力感测元件将感测到的压力转换为电信号。
20.根据权利要求17所述的传感器，其特征在于，所述传感器为压力传感器。
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