CN211321216U

CN211321216U - 共差模分离装置及干扰隔离器

Info

Publication number: CN211321216U
Application number: CN201921841918.3U
Authority: CN
Inventors: 杨婉; 孙晋栋; 区建昌; 朱青青; 冯桂山; 张俊
Original assignee: Beijing Taipaist Technology Development Co ltd
Current assignee: Beijing Taipaist Technology Development Co ltd
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2029-10-29

Abstract

本实用新型涉及一种共差模分离装置及干扰隔离器，属于干扰屏蔽技术领域，该共差模分离装置通过设置共模分离组件，使得差模发射电流受到抑制，分离出共模电流；而通过设置差模分离组件，使得共模发射电流受到抑制，分离出差模电流，以此将共模和差模干扰进行分离，从而根据共模和差模特征，作出有效的干扰抑制，解决了现有技术中干扰隔离力度差、干扰强的技术问题。

Description

共差模分离装置及干扰隔离器

技术领域

本实用新型属于干扰屏蔽技术领域，具体涉及一种共差模分离装置及干扰隔离器。

背景技术

各种电子设备在工作过程中会发射大量的电磁噪声能量，而这些骚扰噪声能量会通过各种途径耦合传播，并且会对其他的设备产生一定影响，即产生电磁干扰现象。电磁干扰的存在，一定程度上会降低设备以及系统的工作性能，使其发生严重的工作故障甚至造成工作失灵。电磁干扰根据路径不同，主要分为传导骚扰和辐射骚扰，其中设备或者系统中的传导骚扰都是以共模和差模两种方式存在的，这两种方式也都有其干扰耦合通道，所以通过定位干扰耦合通道和干扰源以找出对应处理方法。

通过大量具体实践操作发现，在抑制传导干扰的同时，也能间接降低辐射干扰的影响。根据被测设备所发射传导干扰的传播途径可被分解为共模和差模两个成份。

但是，现有技术中，LISN只能测得传导发射值总量，因此长期以来给EMI电源滤波器的共模和差模滤波电路的设计带来困难。设计者对CM和DM噪声的量化常常缺乏相关知识或适当的工具，以至于不得不常常依靠反复的试验来接近满意的噪声抑制效果。采用“试错法”来解决具体的频点超标问题，既不能有效率的解决传导骚扰问题，同时也无形中造成了大量的人力、物力的浪费。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的干扰隔离力度差、干扰强的技术问题，本实用新型提供了一种共差模分离装置，其具有分离共差模干扰、实现干扰隔离等特点。

本实用新型提供的技术方案如下：

一方面，一种共差模分离装置，包括：共模分离组件和差模分离组件；所述共模分离组件和所述差模分离组件分别连接测试输出端；

所述共模分离组件，包括：差模遏流组件和第一负载，所述第一负载与所述差模遏流组件相连；所述差模遏流组件抑制所述输出端的差模发射电流的通过；

所述差模分离组件，包括：共模遏流组件和第二负载，所述第二负载与所述共模遏流组件相连；所述共模遏流组件抑制所述输出端的共模发射电流的通过。

进一步可选地，所述第一负载的阻抗值与所述第二负载的阻抗值相等。

进一步可选地，还包括：滤波电路；

所述滤波电路包括：电容；

所述电容与所述第二负载并联，所述电容的另一端接地。

进一步可选地，所述输入端的输入阻抗为恒定值。

进一步可选地，所述差模分离组件还连接频谱仪。

进一步可选地，所述差模遏流组件和所述共模遏流组件均为无源宽度传输线变压器；

所述无源宽度传输线变压器的带宽与所述阻抗相匹配。

进一步可选地，所述无源宽带传输线变压器的信号插入损耗与所述频谱仪的幅度精度相同。

进一步可选地，所述测试输出端为LISN输出端。

进一步可选地，还包括：外壳；所述共模分离组件和所述差模分离组件均设置于所述外壳内。

又一方面，一种干扰隔离器，包括上述任一所述的共差模分离装置，利用所述共差模分离装置进行共差模干扰隔离。

本实用新型提供的共差模分离装置及干扰隔离器，包括：共模分离组件和差模分离组件；共模分离组件和差模分离组件分别连接测试输出端；共模分离组件，包括：差模遏流组件和第一负载，第一负载与差模遏流组件相连；差模遏流组件抑制输出端的差模发射电流的通过；差模分离组件，包括：共模遏流组件和第二负载，第二负载与共模遏流组件相连；共模遏流组件抑制输出端的共模发射电流的通过。通过设置共模分离组件，使得差模发射电流受到抑制，分离出共模电流；而通过设置差模分离组件，使得共模发射电流受到抑制，分离出差模电流，以此将共模和差模干扰进行分离，从而根据共模和差模特征，做出有效的干扰抑制，解决了现有技术中干扰隔离力度差、干扰强的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种差模分离装置的电路原理示意图；

图2为图1中的共模分离原理示意图；

图3为图1中的差模分离原理示意图；

图4为被检测到的LISN输入阻抗特性图；

图5为无源共差模分离装置的主视图；

图6为传导发射总量示意图；

图7为传导发射差模分量示意图；

图8为传导发射共模分量示意图；

图9为共模隔离度共模幅度测量示意图；

图10为共模隔离度差模幅度测量示意图。

图11为差模隔离度差模幅度测量示意图；

图12为差模隔离度共模幅度测量示意图；

图13为两路差模信号转换器电路示意图。

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，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

为了更加清楚地说明本实施例实用新型方法的过程和优点，本实用新型提供一种共差模分离装置。

图1为本实用新型实施例提供的一种差模分离装置的电路原理示意图。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的共差模分离装置，可以包括：共模分离组件和差模分离组件；共模分离组件和差模分离组件分别连接测试输出端；共模分离组件，包括：差模遏流组件和第一负载R1，第一负载R1与差模遏流组件相连；差模遏流组件抑制输出端的差模发射电流的通过；差模分离组件，包括：共模遏流组件和第二负载R2，第二负载R2与共模遏流组件相连；共模遏流组件抑制输出端的共模发射电流的通过。

差模干扰电流，是指为在任意两条载流导线之间的无用电位差所形成的电流。干扰电流在信号线与信号地线之间(或电源线的火线和零线之间)流动。在信号电路走线中，差模干扰电流是在外界电磁场中信号线和信号地线构成的回路中感应产生的。在电源线中，差模干扰电流往往是由电网上其他电器的电源发射出的(特别是开关电源)和感性负载通断时产生的(其幅度往往很大)。差模干扰电流会直接影响器件的工作。共模干扰电流定义为在任意(或全部)载流导线和参考地之间的无用电位差所形成的电流。干扰电流在电路走线中的所有导线上的幅度、相位相同，它在电路走线与大地之间形成的回路中流动。

图2为图1中的共模分离原理示意图；图3为图1中的差模分离原理示意图。

LISN，是Line Impedance Stabilization Network的缩写，即线路阻抗稳定网络。LISN是电力系统中电磁兼容测试中的一项重要辅助设备。它可以隔离电波干扰，提供稳定的测试阻抗，并起到滤波的作用。LISN是在进行传导干扰发射测试中，为了客观地考核受试设备(DUT)的干扰，在电网与受试设备之间加入的网络。该网络具有以下功能：在规定的频率范围内提供一个规定的稳定的线路阻抗。由于电网受各种因素影响，使其线路阻抗不稳定。可是，在传导干扰的测量中，阻抗是非常重要的。为了用电压法在进行传导发射电压的测量中能有一个统一的测试条件，而人为的拟制一个稳定的线路阻抗。一般在射频段提供50Ω网络阻抗；LISN将电网与受试设备进行隔离。供给DUT的电源必须是纯净的。否则，电网将会向DUT注入干扰，EUT也会向电网馈入干扰，这就会在EMC分析仪上搞不清哪些是EUT上的干扰。所以，只有将二者隔离，测量结果才是有效的；利用LISN的高通滤波器使DUT产生的干扰信号耦合至EMC分析仪上，并阻止电网电压加至EMC分析仪。

请参阅图1-图3，具体地，在一些实施例中，本实用新型实施例可以选用LISN的输出端作为测试输出端，共模分离组件和差模分离组件分别连接LISN输出端的火线(L)和零线(N)。

参见图2，图2示意了传输线变压器共模分离的路径，其中，根据差模定义，可以得到L、N差模传导发射电流的方向，用小箭头实线表示，差模传导发射电流流经差模遏流组件T1时，差模遏流组件进行差模遏流，阻止差模发射电流通过。参见图2，大箭头虚线方向表示了L、N共模传导发射电流的流向，共模传导发射电流流经差模遏流组件，顺利流过，不会受到差模遏流组件的抑制，从而流经第一负载，此时第一负载上的共模电流等于I_CM，因此，共模电流被分离出来。具体地，在本实施例中，差模遏流组件可以选用差模电感。

参见图3，图3示意了传输线变压器差模分离路径，其中，根据共模定义，可以得到L、N共模传导发射电流的流向，用小箭头表示，共模电流流经共模遏流组件T2时，共模遏流组件抑制共模电流的通过。图3中，大箭头方向表示了L、N差模传导发射电流的流向，差模传导发射电流顺利流经共模遏流组件，不会受到共模遏流组件的抑制，从而流经第二负载，形成回路，优选地，第二负载可以包括：电阻和频谱仪的接地输入阻抗。在本实施例中，共模遏流组件可以为传输线变压器。

进一步地，在上述实施例的基础上共、差模分离组件是直接和LISN连接的，为了提升分离后的共、差模的分量的准确性，本申请采用的第一负载的阻抗值和第二负载的阻抗值相等，而原有LISN提供50Ω阻抗，因此，为了保持一致性，提升分离后的准确度，第一负载和第二负载的阻抗值均采用50Ω。

进一步地，为了提高抑制共模发射电流的效果，本实用新型实施例中可以采用滤波电路，参见图1和图3，在电路中加入电容Cy，电容Cy的一端与第二负载并联，电容Cy的另一端接地。

进一步地，本申请中，可以采用传输线变压器(Transmission Line Transformer)方案，传输线变压器具有宽频带、应用频率高、体积小、承受功率大、损耗小等优点，特别是共模抑制比(CMRR)和差模抑制比(DMRR)好，是一种良好的射频器件，完全可以适用于本申请的要求。现有技术中，通常采用有源共、差模分离网络，生产工艺复杂、成本高，体现在安装、调试、体积、重量和功耗等各个环节上，为了解决该技术问题，本申请选用无源传输线变压器。

例如，本实用新型实施例提供中选用的无源的宽带传输线变压器可以满足如下要求：

1)输入阻抗始终保持固定值，例如，始终保持50Ω，不随噪声源阻抗的变化而变化；

2)带宽与输入阻抗相适用，例如，3dB带宽:5kHz～100MHz；对10kHz～30MHz带宽内的传导干扰信号应呈线性响应；

3)信号插入损耗与频谱仪的幅度精度相同，例如插入损耗:IL≤1dB。

本实用新型实施例提供的共差模分离装置，包括：共模分离组件和差模分离组件；共模分离组件和差模分离组件分别连接测试输出端；共模分离组件，包括：差模遏流组件和第一负载，第一负载与差模遏流组件相连；差模遏流组件抑制输出端的差模发射电流的通过；差模分离组件，包括：共模遏流组件和第二负载，第二负载与共模遏流组件相连；共模遏流组件抑制输出端的共模发射电流的通过。通过设置共模分离组件，使得差模发射电流受到抑制，分离出共模电流；而通过设置差模分离组件，使得共模发射电流受到抑制，分离出差模电流，以此将共模和差模干扰进行分离，从而根据共模和差模特征，作出有效的干扰抑制，解决了现有技术中干扰隔离力度差、干扰强的技术问题。

进一步地，在上述实施例的基础上，本实用新型还提供一种干扰隔离器，包括上述任一记载的共差模分离装置，利用共差模分离装置进行共差模干扰隔离。

为了验证本实用新型实施例提供的共差模分离装置的使用效果，本实用新型实施例还提供验证过程。

应用无源共差模分离装置达到可供重复的性能指标：

共差模隔离度(dB)

表1为共差模隔离度，参见表1，可以看到，在频率为0.01/0.03/0.05/0.1/0.5/1/5/10/15/20/25和30MHz时，共模和差模的隔离度分别为：59.1和64.9；66.8和71.4；66.5和74.4；67.8和78.1；68.5和77.9；77.1和72.5；79.3和58.7；67.5和52.4；57.1和48.4；51和45.1；46.8和42.6；43.6和40.6，可以看出本实用新型实施例提供的共差模分离装置的隔离度高，使用频率范围宽。

表1

频率(MHz)	0.01	0.03	0.05	0.1	0.5	1	5	10	15	20	25	30
													共模	59.1	66.8	66.5	67.7	68.5	71.1	79.3	67.5	57.1	51	46.8	43.6
差模	64.9	71.4	74.4	78.1	77.9	72.5	58.7	52.4	48.4	45.1	42.6	40.6

信号插入损耗(dB)与频谱仪幅度精度一致。

输入阻抗：输入阻抗为共差模分离模块接入LISN后所测得的LISN出阻抗。

图4为被检测到的LISN输入阻抗特性图，LISN规范允许阻抗有±20％的误差带，在图中误差带用上、下限虚线表示。所以输入阻抗都在±20％的误差带内。

图5为无源共差模分离装置的主视图，包括外壳，外壳内设置有共模分离组件和差模分离组件，共差模分离装置可以制作为长33x宽41x高18mm；重量85g的模块，使用方便。

以某品牌开关频率为25kHz左右的逆变电源为例，进行测试分析：

图6为传导发射总量示意图，图7为传导发射差模分量示意图，图8为传导发射共模分量示意图。值得说明的是，此处图6-图8仅仅为测试结果示意图。

参阅图6-图8，可以得出传导发射总量与传导发射差模分量示意图几乎相同，而传导发射共模分离均在基准线内，由此可说明，超频点为传导发射差模分量，因此针对差模分量干扰进行屏蔽。

图9为共模隔离度共模幅度测量示意图，图10为共模隔离度差模幅度测量示意图。

参阅图9-图10，在检测时，可以通过信号发生器连接共模信号转换器，从而输出连接共差模分离器，参见图9，在测量共模隔离度共模幅度时，在共差模分离器的CM连接接收机，DM端连接50欧姆的负载；同理，参见图10，在测量共模隔离度差模幅度测量时，在共差模分离器的DM端连接接收机，CM端连接50欧姆的负载。

共模信号转换器：由于检测需要两路完全对称(幅度和相位)的共模信号，而标准信号发生器的输出是不对称的单路输出，所以需要选用合格的同轴三通，做为两路共模信号的转换器。所选同轴三通经网络分析仪检验符合精度要求。

差模信号转换器：由于检测需要两路完全对称(幅度和相位)的差模信号，两路差模信号转换器也采用符合要求的传输线变压器来实现，最后经网络分析仪检验符合精度要求。

本实用新型实施例提供的共差模分离装置使用方法简单，在无源条件下使用，能够满足复杂环境的变化需求。其具有插入损耗低，隔离度高，使用频率范围宽。

图11为差模隔离度差模幅度测量示意图，图12为差模隔离度共模幅度测量示意图。

请参阅图11-图12，在检测时，可以通过信号发生器连接差模信号转换器，从而输出连接共差模分离器，参见图11，在测量差模隔离度差模幅度时，在共差模分离器的DM连接接收机，测量V_0DM，CM端连接50欧姆的负载；同理，参见图12，在测量差模隔离度共模幅度测量时，在共差模分离器的CM端连接接收机，测量V_0CM，DM端连接50欧姆的负载。

隔离度具体测量方法为：

1)根据图11连接方式，测量差模幅度V_0DM(dBμv)；

2)根据图12连接方式，测量共模幅度V_0CM(dBμv)；

3)根据计算公式，计算出差模隔离度，差模隔离度计算公式如下:

D_R(dB)＝V_0DM(dBμv)-V_0CM(dBμv)

式中：D_a——差模隔离度，单位为分贝(dB)。

图13为两路差模信号转换器电路示意图，U_S：标准信号发生器的输出电压，线变压器的种类，共差模分离模块和检测装置的传输线变压器采用相近的参数。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims

1.一种共差模分离装置，其特征在于，包括：共模分离组件和差模分离组件；所述共模分离组件和所述差模分离组件分别连接测试输出端；

所述差模分离组件，包括：共模遏流组件和第二负载，所述第二负载与所述共模遏流组件相连；所述共模遏流组件抑制所述输出端的共模发射电流的通过；

所述第一负载的阻抗值与所述第二负载的阻抗值相等；

还包括：滤波电路；所述滤波电路包括：电容；所述电容与所述第二负载并联，所述电容的另一端接地；

所述差模分离组件还连接频谱仪；

还包括：外壳；所述共模分离组件和所述差模分离组件均设置于所述外壳内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入端的输入阻抗为恒定值。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述差模遏流组件和所述共模遏流组件均为无源宽度传输线变压器；

所述无源宽度传输线变压器的带宽与所述阻抗相匹配。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述无源宽带传输线变压器的信号插入损耗与所述频谱仪的幅度精度相同。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试输出端为LISN输出端。

6.一种干扰隔离器，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的共差模分离装置，利用所述共差模分离装置进行共差模干扰隔离。