CN212435363U - 一种抑制谐振的供电电路及通讯设备 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种抑制谐振的供电电路及通讯设备。供电开关的一端连接于电源，供电开关的另一端连接于用电模块的输入端；用电模块的输出端接地；防逆流装置的一端连接于供电开关与用电模块之间；防逆流装置的另一端分别与第一电容的一极、第一电阻的一端连接；第一电容的另一极和第一电阻的另一端均接地。第一电容只能通过防逆流装置充电，不能通过防逆流装置放电，从而第一电容吸收电路中的谐振电能。第一电容充电后，第一电容两端电压上升，第一电阻和第一电容并联，第一电容储存的电能通过第一电阻消耗。第一电阻持续消耗第一电容中储存的电能，第一电容具有持续吸收谐振电能的作用，从而起到了更好地抑制谐振的效果。

Description

一种抑制谐振的供电电路及通讯设备

技术领域

本申请涉及电路领域，具体而言，涉及一种抑制谐振的供电电路及通讯设备。

背景技术

电能作为当下极为重要的能源，被广泛的应用于各行各业。用电模块或用电负载在人们的生活中随处可见。由于用电模块(或用电负载)与供电开关之间的走线一般较长，导致用电模块(或用电负载)与供电开关之间前产生寄生电感。同时，走线与地之间会产生寄生电容。从而会导致供电开关在高速开合时，出现高频谐振，导致设备电磁兼容性能下降。

如何开发一种谐振抑制效果出众的供电电路，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种抑制谐振的供电电路及通讯设备，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供一种抑制谐振的供电电路，所述抑制谐振的供电电路包括：用电模块、供电开关以及第一抑制模块；所述第一抑制模块包括防逆流装置、第一电容以及第一电阻；

所述供电开关的一端连接于电源，所述供电开关的另一端连接于所述用电模块的输入端；

所述用电模块的输出端接地；

所述防逆流装置的一端连接于所述供电开关与所述用电模块之间；所述防逆流装置的另一端分别与所述第一电容的一极、所述第一电阻的一端连接；所述第一电容的另一极和所述第一电阻的另一端均接地。

可选地，所述第一抑制模块还包括稳压装置；

所述稳压装置的一端连接于所述供电开关与所述防逆流装置之间，所述稳压装置的另一端接地；

所述稳压装置用于防止所述第一电容和所述第一电阻的两端的电压值过高。

可选地，所述第一抑制模块还包括稳压装置；

所述稳压装置的一端连接于所述防逆流装置远离所述供电开关的一端，所述稳压装置的另一端接地；

所述稳压装置用于防止所述第一电容和所述第一电阻的两端的电压值过高。

可选地，所述稳压装置为单向瞬态抑制二极管或者双向瞬态抑制二极管；

所述单向瞬态抑制二极管或者所述双向瞬态抑制二极管的阴极接地。

可选地，抑制谐振的供电电路还包括第二抑制模块，所述第二抑制模块包括第二电阻和第二电容；

所述第二电阻的一端连接于所述供电开关与所述用电模块之间；所述第二电阻的另一端连接于所述第二电容的一极，所述第二电容的另一极接地。

可选地，所述防逆流装置为二极管；

所述二极管的正极连接于所述供电开关与所述用电模块之间；所述二极管的负极分别与所述第一电容和所述第一电阻连接。

可选地，所述供电开关采用MOS管、继电器或机械开关。

可选地，所述第一电容的电容值范围为10nF～100nF。

可选地，所述第一电阻的电阻值范围为100Ω～10kΩ。

第二方面，本申请实施例提供一种通讯设备，所述通讯设备包括上述的抑制谐振的供电电路。

相对于现有技术，本申请实施例所提供的一种抑制谐振的供电电路及通讯设备的有益效果为：供电开关的一端连接于电源，供电开关的另一端连接于用电模块的输入端；用电模块的输出端接地；防逆流装置的一端连接于供电开关与用电模块之间；防逆流装置的另一端分别与第一电容的一极、第一电阻的一端连接；第一电容的另一极和第一电阻的另一端均接地。第一电容只能通过防逆流装置充电，不能通过防逆流装置放电，从而第一电容吸收电路中的谐振电能。第一电容充电后，第一电容两端电压上升，第一电阻和第一电容并联，第一电容储存的电能通过第一电阻消耗。第一电阻持续消耗第一电容中储存的电能，第一电容具有持续吸收谐振电能的作用，从而起到了更好地抑制谐振的效果。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的供电电路的连接图；

图2为本申请实施例提供的等效模型示意图；

图3为本申请实施例提供的谐振波形示意图；

图4为本申请实施例提供的谐振波形的展开示意图；

图5为本申请实施例提供的RC吸收电路的连接图；

图6为本申请实施例提供的RC吸收电路的谐振波形示意图；

图7为本申请实施例提供的抑制谐振的供电电路的连接图；

图8为本申请实施例提供的抑制谐振的供电电路的连接图之一；

图9为本申请实施例提供的抑制谐振的供电电路的连接图之一；

图10为本申请实施例提供的抑制谐振的供电电路的连接图之一；

图11为本申请实施例提供的抑制谐振的供电电路的连接图之一；

图12为本申请实施例提供的电路的谐振波形示意图。

图中：101-用电模块；102-第一抑制模块；103-第二抑制模块；R1-第一电阻；R2-第二电阻；C1-第一电容；C2-第二电容；C3-寄生电容；L1-寄生电感；K1-供电开关；D1-防逆流装置；D2-稳压装置。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实现一定功能的电路或设备，在用直流电供电的时候，需要控制供电电路的断开和闭合。在一些应用场合，该直流供电电路的开关频率会比较高，开关频率可能达到100kHz或更高。如图1所示，与供电开关K1输出直接相连的B点和用电模块101输入的I点之间通常通过导线或者PCB走线连接，从B点到I点实际具有一定长度值。该长度一般在几厘米到几十厘米，甚至更长，从而导致从B点到I点之间连接线存在寄生电感L1。同时，从B点到I点之间的走线和地之间存在寄生电容C3，即电路中供电输入VIN+和VIN-之间存在寄生电容C3，或者说用电模块101输入和输出之间(即图1中I和C点之间)存在寄生电容C3。

具体地，请参考图2，图2为图1所示的实际电路的等效模型。B点和I电之间存在寄生电感L1，且B点和C点之间存在寄生电容C3。当K1高速切换开关状态时，L1和C3会产生谐振。假设K1开关频率588kHz，L1和C1产生的谐振波形如图3所示。图3所示谐振波形中A部分波形展开后的波形如图4所示。从图4可以得到，谐振波形的谐振频率为62.5MHz，谐振电压峰峰值为32.875V。该高频谐振会在输入供电正端VIN+和负端VIN-之间产生差模干扰，会向空间辐射交变电磁场导致辐射干扰，从而导致设备电磁兼容性能下降，导致设备不满足相关电磁兼容标准，导致设备工作异常，所以需要抑制该高频谐振。

其中，差模干扰指的是干扰电压存在于供电输入正端导线及其地线之间，干扰电流回路是在供电输入正端导线和地线回路中流动。辐射干扰指通过空间以电磁波形式传播的电磁干扰。电磁兼容指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。

经发明人大量总结实践后，发明人提供了一种通过RC吸收电路起到抑制谐振作用的供电电路。如图5所示。增加R2和C2，通过R2和C2吸收C3中的电能，从而起到抑制谐振的作用。图6为图5所示的电路对应的谐振波形的示意图。由图6和图3可以得知，增加增加R2和C2之后，谐振电压峰峰值降低为28.875V，降低谐振电压32.875-28.875＝4(V)。

但是经过发明人大量实践和观察后发现，图5所示的RC吸收电路依然存在如下问题：

第一点，图5所示的RC吸收电路抑制谐振能力有限，如实测波形，抑制比例仅为4/32.875＝12.17％。

第二点，在图5的基础上，如果改善抑制效果，需要降低R2的电阻值(比如1Ω)，且C2的电容值会较大(比如10nF)，此时，R2会因消耗谐振能量而产生较大功率损耗，降低系统电源效率，且R2可能因为温升过高而损坏。

在此基础上，为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种抑制谐振的供电电路。请参考图7，图7为抑制谐振的供电电路的连接示意图。

抑制谐振的供电电路包括：用电模块101、供电开关K1以及第一抑制模块102；第一抑制模块102包括防逆流装置D1、第一电容C1以及第一电阻R1。

供电开关K1的一端连接于电源，供电开关K1的另一端连接于用电模块101的输入端。如图7所示，供电开关K1的A端连接于电源，供电开关K1的B端连接于用电模块101的输入端I。在B点和I点之间存在寄生电感L1。

用电模块101的输出端接地。如图7所示，在用电模块101的输入端和输出端之间存在寄生电容C3，即在B点和C点之间存在寄生电容C3。

防逆流装置D1的一端连接于供电开关K1与用电模块101之间；防逆流装置D1的另一端分别与第一电容C1的一极、第一电阻R1的一端连接；第一电容C1的另一极和第一电阻R1的另一端均接地。

具体地，交流谐振电流通过防逆流装置D1给第一电容C1充电，防逆流装置D1具有单向导通特性，谐振过程中，第一电容C1只能通过防逆流装置D1充电，而不能通过防逆流装置D1放电，从而可以通过第一电容C1吸收电路中(C3和R1)的谐振电能。第一电容C1充电后，第一电容C1两端电压上升，因为第一电阻R1和第一电容C1并联，所以第一电容C1储存的电能通过第一电阻R1消耗。正是因为有第一电阻R1持续消耗第一电容C1中储存的电能，所以第一电容C1具有持续吸收谐振电能的作用。

综上所述，本申请实施例提供的抑制谐振的供电电路中，供电开关的一端连接于电源，供电开关的另一端连接于用电模块的输入端；用电模块的输出端接地；防逆流装置的一端连接于供电开关与用电模块之间；防逆流装置的另一端分别与第一电容的一极、第一电阻的一端连接；第一电容的另一极和第一电阻的另一端均接地。第一电容只能通过防逆流装置充电，不能通过防逆流装置放电，从而第一电容吸收电路中的谐振电能。第一电容充电后，第一电容两端电压上升，第一电阻和第一电容并联，第一电容储存的电能通过第一电阻消耗。第一电阻持续消耗第一电容中储存的电能，第一电容具有持续吸收谐振电能的作用，从而起到了更好地抑制谐振的效果。

可能地，防逆流装置D1连接点M距离供电开关K1的输出端B点的距离在10毫米以内，从而更好地吸收电路中的谐振电能。

在图7的基础上，可选地，为了防止谐振电压峰值过高，本申请实施例还提供了一种可能的实现方式，请参考图8，第一抑制模块102还包括稳压装置D2。

稳压装置D2的一端连接于供电开关K1与防逆流装置D1之间，稳压装置D2的另一端接地。

稳压装置D2用于防止第一电容C1和第一电阻R1的两端的电压值过高，即防止谐振电压峰值过高。

在图7的基础上，可选地，为了防止谐振电压峰值过高，本申请实施例还提供了一种可能的实现方式，请参考图9，第一抑制模块102还包括稳压装置D2。

稳压装置D2的一端连接于防逆流装置D1远离供电开关K1的一端，稳压装置D2的另一端接地。

稳压装置D2用于防止第一电容C1和第一电阻R1的两端的电压值过高，即防止谐振电压峰值过高。

可选地，稳压装置D2为单向瞬态抑制二极管或者双向瞬态抑制二极管。

单向瞬态抑制二极管(TVS管)或者双向瞬态抑制二极管(TVS管)的阴极接地。

TVS管的额定工作电压值要大于最高输入电压，且结合需要得到的谐振抑制效果做综合考虑。TVS管的瞬时吸收电流值，结合需要得到的谐振抑制效果做综合考虑。

可选地，为了提升供电电路的抑制谐振的效果，本申请实施例还提供了一种可能的实现方式，请参考图10和图11，抑制谐振的供电电路还包括第二抑制模块103，第二抑制模块103包括第二电阻R2和第二电容C2。

第二电阻R2的一端连接于供电开关K1与用电模块101之间；第二电阻R2的另一端连接于第二电容C2的一极，第二电容C2的另一极接地。

通过两个抑制模块同时工作，提升电路对谐振的抑制效果。具体地，请参考图12，图12为本申请实施例提供的抑制谐振的供电电路的谐振波形图。

如图12所示，此时最大谐振峰峰值为23.125V，而图6中的最大谐振峰峰值为28.875V。明显地，谐振电压峰峰值降低的值为28.875-23.125＝5.75V，谐振峰值抑制效果明显改善。从图12中，可以直观看到，不仅有效抑制谐振峰峰值，还有效缩短谐振持续时间。

即本申请实施例提供的抑制谐振的供电电路可以有效抑制高频谐振，降低开关电路供电电源纹波噪声，降低开关电路差模干扰，降低开关电路辐射干扰，提高装置电磁兼容性能，提高设备可靠性。

可选地，防逆流装置D1为二极管。二极管的正极连接于供电开关K1与用电模块101之间；二极管的负极分别与第一电容C1和第一电阻R1连接。

二极管可以是肖特基二极管、超快恢复二极管、快恢复二极管或者普通二极管，其规格型号根据实际应用条件和测试效果确定。

可选地，供电开关K1采用MOS管、继电器或机械开关。

可选地，第一电容C1的电容值范围优选为10nF～100nF。

可选地，第一电阻R1的电阻值范围优选为100Ω～10kΩ。该电阻值过小可能导致较大功率损耗。

当然地，为了适应不同的需求，第一电容C1的电容值和第一电阻R1的电阻值也可以不在上述范围中。

可能地，若有输入静电防护的需求，稳压装置D2优选为单向瞬态抑制二极管。输入正端VIN+和负端VIN-之间的静电干扰，可以通过单向瞬态抑制二极管实现静电防护的作用。从而提高设备的静电抗干扰能力，提高电磁兼容性能，提高设备可靠性。

本申请实施例还提供了一种通讯设备，该通讯设备包括上述的抑制谐振的供电电路。

需要说明的是，本实施例所提供的通讯设备，其可以实现上述的抑制谐振的供电电路对应的技术效果。为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种抑制谐振的供电电路，其特征在于，所述抑制谐振的供电电路包括：用电模块、供电开关以及第一抑制模块；所述第一抑制模块包括防逆流装置、第一电容以及第一电阻；

所述供电开关的一端连接于电源，所述供电开关的另一端连接于所述用电模块的输入端；

所述用电模块的输出端接地；

所述防逆流装置的一端连接于所述供电开关与所述用电模块之间；所述防逆流装置的另一端分别与所述第一电容的一极、所述第一电阻的一端连接；所述第一电容的另一极和所述第一电阻的另一端均接地。

2.如权利要求1所述的抑制谐振的供电电路，其特征在于，所述第一抑制模块还包括稳压装置；

所述稳压装置的一端连接于所述供电开关与所述防逆流装置之间，所述稳压装置的另一端接地；

所述稳压装置用于防止所述第一电容和所述第一电阻的两端的电压值过高。

3.如权利要求1所述的抑制谐振的供电电路，其特征在于，所述第一抑制模块还包括稳压装置；

所述稳压装置的一端连接于所述防逆流装置远离所述供电开关的一端，所述稳压装置的另一端接地；

所述稳压装置用于防止所述第一电容和所述第一电阻的两端的电压值过高。

4.如权利要求2或3所述的抑制谐振的供电电路，其特征在于，所述稳压装置为单向瞬态抑制二极管或者双向瞬态抑制二极管；

所述单向瞬态抑制二极管或者所述双向瞬态抑制二极管的阴极接地。

5.如权利要求1所述的抑制谐振的供电电路，其特征在于，抑制谐振的供电电路还包括第二抑制模块，所述第二抑制模块包括第二电阻和第二电容；

所述第二电阻的一端连接于所述供电开关与所述用电模块之间；所述第二电阻的另一端连接于所述第二电容的一极，所述第二电容的另一极接地。

6.如权利要求1所述的抑制谐振的供电电路，其特征在于，所述防逆流装置为二极管；

所述二极管的正极连接于所述供电开关与所述用电模块之间；所述二极管的负极分别与所述第一电容和所述第一电阻连接。

7.如权利要求1所述的抑制谐振的供电电路，其特征在于，所述供电开关采用MOS管、继电器或机械开关。

8.如权利要求1所述的抑制谐振的供电电路，其特征在于，所述第一电容的电容值范围为10nF～100nF。

9.如权利要求1所述的抑制谐振的供电电路，其特征在于，所述第一电阻的电阻值范围为100Ω～10kΩ。

10.一种通讯设备，其特征在于，所述通讯设备包括权利要求1-9中任意一项所述的抑制谐振的供电电路。

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