CN216290851U - 一种π型滤波电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种Π型滤波电路，包括：电容C2、差模电感L1、电容C3、正输入端、正输出端和接地端，所述的电容C2的一端和所述的差模电感L1的一端连接在一起作为所述的正输入端，所述的差模电感L1的另一端和所述的电容C3的一端连接在一起作为所述的正输出端，所述的电容C2的另一端和所述的电容C3的另一端连接在一起作为所述的接地端；其特征在于：还包括钳位支路，所述的钳位支路连接在所述的正输入端和所述的正输出端之间，用于对所述的正输入端的电压进行钳位。本实用新型的电路结构简洁，无需额外使用其他抑制器件。

Description

一种Π型滤波电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及Π型滤波电路，应用于开关电源。

背景技术

典型Π型滤波电路，电路结构简洁，如图1所示为第一种现有技术的Π型滤波电路在开关电源中应用的原理图，其中的Π型滤波电路仅需电容C2、差模电感L1和电容C3三个器件即可组成一个低通滤波电路，电容C2的一端和差模电感L1的一端连接在一起作为Π型滤波电路的正输入端，记为A点，差模电感L1的另一端和电容C3的一端连接在一起作为Π型滤波电路的正输出端，记为B点，电容C2的另一端和电容C3的另一端连接在一起作为Π型滤波电路的接地端，该Π型滤波电路通过设置电容C2、电容C3和差模电感L1三者的参数，即可设定滤波电路的工作截止频率，从而有效衰减高频噪声对交流电网的干扰，是5～10W小功率开关源实现低成本、小体积的常规方案。

上述Π型滤波电路方案在开关电源稳态工作时并没有任何问题，但当开关电源接受浪涌抗扰度IEC/EN 61000-4-5测试时，浪涌发生器瞬时产生脉冲电压加在开关电源火线L、零线 N之间，X电容CX1会旁路一部分浪涌能量，剩余的能量流经整流桥D1，至电容C2、差模电感L1和电容C3。为了兼顾小体积、底成本，电容C2的容值均不会选取太大的数值，通常会在1μF～4.7μF以下，甚至更小的取值，测试电压等级越高，以下两个问题点就会越突出：

(1)当开关闭合时，浪涌发生器释放脉冲能量，一部分能量给电容C2充电，另外一部分能量对差模电感L1和电容C3充能，当浪涌的能量超过电容C2所能承受的能量，电容C2的A点就出过压的现象，电容C2、整流桥D1均存在过压失效风险，等效电路如图2所示。

(2)当开关断开时，浪涌发生器关闭，π型滤波电路的差模电感L1两端的极性反转，以维持续流的状态，将闭合时存储的磁能量释放出来。浪涌发生器产生的能量、差模电感L1存储的能量，两部分的能量在电容C3的B点上叠加，导致更大幅值的过压，电容C3、后级功率开关器件存在更大过压失效的风险，等效电路如图3所示。

图4所示为第二种现有技术的Π型滤波电路在开关电源中应用的原理图，在图1的基础上，在开关电源的输入端增加一个压敏电阻MOV1用于吸收火线L、零线N之间的浪涌能量，同时在在差模电感L1两端并联电阻R1，作为差模电感L1分流支路，该电路虽然克服了图1 电路的不足，但是会带来如下两个问题：

(1)针对5～10W小功率开关源，由于空间布局紧凑、灌封类电源模块尤为明显，额外使用其他抑制器件，不利于实现紧凑布局、产品小型化；

(2)电阻R1取值难以折中，太大起不到分流的作用，太小则会降低差模电感等效阻抗，削弱差模电感的L1滤波作用。

本实用新型的Π型滤波电路具有通用性，除了应用于背景技术中所描述的开关电源，在其它需要滤波的电子电路中也适用，背景技术的描述仅仅是为了帮助理解本实用新型，而不应当作为对本实用新型应用场景的限制。

实用新型内容

有鉴如此，本实用新型要解决的技术问题是，提供一种Π型滤波电路，有效降低浪涌能量造成开关电源等电子电路的失效，并且结构简单。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：

一种Π型滤波电路，包括：电容C2、差模电感L1、电容C3、正输入端、正输出端和接地端，所述的电容C2的一端和所述的差模电感L1的一端连接在一起作为所述的正输入端，所述的差模电感L1的另一端和所述的电容C3的一端连接在一起作为所述的正输出端，所述的电容C2的另一端和所述的电容C3的另一端连接在一起作为所述的接地端；

其特征在于：还包括钳位支路，所述的钳位支路连接在所述的正输入端和所述的正输出端之间，用于对所述的正输入端的电压进行钳位。

优选地，所述的钳位支路为二极管D1，所述的二极管D1的阳极连接所述的正输入端，所述的二极管D1的阴极连接所述的正输出端。

进一步地，所述的钳位支路还包括电阻R2，所述的电阻R2的一端连接所述的二极管D1 的阴极，所述的电阻R2的另一端连接所述的正输出端；或者所述的电阻R2的一端连接所述的正输入端，所述的电阻R2的另一端连接所述的二极管D1的阳极。

优选地，所述的电阻R2的取值为10～100Ω。

本实用新型还提供如下等同的技术方案：

一种Π型滤波电路，包括：电容C2、差模电感L1、电容C3、正输入端、负输入端和接地端，所述的电容C2的一端和所述的电容C3的一端连接在一起作为所述的正输入端，所述的电容C2的另一端和所述的差模电感L1的一端连接在一起作为所述的负输入端，所述的差模电感L1的另一端和所述的电容C3的另一端连接在一起作为所述的接地端；

其特征在于：还包括钳位支路，所述的钳位支路连接在所述的负输入端和所述的接地端之间，用于对所述的负输入端的电压进行钳位。

优选地，所述的钳位支路为二极管D1，所述的二极管D1的阳极连接所述的接地端，所述的二极管D1的阴极连接所述的负输入端。

进一步地，所述的钳位支路还包括电阻R2，所述的电阻R2的一端连接所述的二极管D2 的阳极，所述的电阻R2的另一端连接所述的接地端；或者所述的电阻R2的一端述所的负输入端，所述的电阻R2的另一端连接所述的二极管D2的阴极。

优选地，所述的电阻R2的取值为10～100Ω。

本实用新型的工作原理将结合具体实施例进行分析，在此不赘述，本实用新型的有如下有益效果如下：

(1)通过增加一路钳位支路，抑制线路的瞬态浪涌能量，无需额外使用压敏器件，电路结构简洁，利于降低成本、减少开关电源的体积；

(2)钳位电路等效阻抗与差模电感L1等效阻抗比值，可由钳位支路中设置的电阻的取值灵活确定，从而更有利于在浪涌产生过压幅值、传导指标两者之间设定最优参数值。

附图说明

图1为第一种现有技术的Π型滤波电路在开关电源中应用的原理图；

图2为图1所示Π型滤波电路浪涌发生器释放脉冲能量时等效原理图；

图3为图1所示Π型滤波电路浪涌发生器关闭时等效原理图；

图4为第二种现有技术的Π型滤波电路在开关电源中应用的原理图；

图5为本实用新型Π型滤波电路第一实施例在开关电源中应用的原理图；

图5a为图5的等效原理图；

图6为本实用新型Π型滤波电路第一实施例中二极管D2进行等效后的部分电路图；

图7为本实用新型Π型滤波电路第二实施例在开关电源中应用的原理图；

图7a为图7的等效原理图；

图8为本实用新型Π型滤波电路第二实施例中二极管D2进行等效后的部分电路图。

具体实施方式

本实用新型的发明构思为在现有技术的基础增加一路钳位支路，用于抑制线路的瞬态浪涌能量，其电路结构简洁而无需额外使用其他抑制器件，进一步地，在钳位电路中串联电阻，其阻值可用于调节该支路的等效阻抗，从而抵消钳位支路中钳位开关管的寄生电容导致差模电感的等效阻抗下降，现实对线路瞬态能量抑制，衰减高频信号对电网的干扰。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

第一实施例

图5为本实用新型的第一实施例Π型滤波电路在开关电源中应用的原理图，与图1不同之处在于，在图1的基础上，还包括二极管D2，二极管D2的阳极连接A点，二极管D2的阴极连接B点，二极管D2组成差模电感L1的钳位支路。

图5a是图5的等效原理图，与图5不同之处在于将差模电感L1和二极管D2移到了回路的对边。

本实施例的工作原理如下：

当浪涌发生器释放脉冲能量，一小部分能量流经差模电感L1，大部能量会被二极管D2 钳位至储能电容C3。通过对电容C2和电容C3合理取值，满足C3＞C2，可使A点最高电位被钳位至B点电位，避免过压失效的风险。

需要说明的是，由于浪涌电压的电压幅值非常大，二极管D2的压降可以忽略不计，从而可以认为A点电位和B点电位相等。

第二实施例

由于第一实施例电路中引入二极管D2，其阴极、阳极之间存在寄生电容Cd，参见图6 所示，其中示出了第一实施例中二极管D2进行等效后的部分电路图，根据容抗的方程等式：

该等效电容Cd会降低差模电感L1的等效阻抗，从而削弱了差模电感L1对差模分量的抑制作用，导致在EN55032标准测试时150KHz～1MHz频段参数指标变差。

因此本实施例在电路中串联一个电阻R2，参见图7所示，为本实用新型第二实施例Π型滤波电路在开关电源中应用的原理图，电阻R2串联在二极管D2的阴极与B点之间，电阻R2的取值范围优选为10～100Ω，增加的电阻R2用于调节整钳位电路的等效阻抗，图7a示出了图7的等效原理图，图8示出了第二实施例中二极管D2进行等效后的部分电路图。

以上实施案例只是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干等同替换、改进和润饰，如调换二极管D2和电阻R1的位置，将二极管D2替换为MOS管等，这些等同替换、改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围，这里不再用实施例赘述。

Claims (8)

1.一种Π型滤波电路，包括：电容C2、差模电感L1、电容C3、正输入端、正输出端和接地端，所述的电容C2的一端和所述的差模电感L1的一端连接在一起作为所述的正输入端，所述的差模电感L1的另一端和所述的电容C3的一端连接在一起作为所述的正输出端，所述的电容C2的另一端和所述的电容C3的另一端连接在一起作为所述的接地端；

其特征在于：还包括钳位支路，所述的钳位支路连接在所述的正输入端和所述的正输出端之间，用于对所述的正输入端的电压进行钳位。

2.根据权利要求1所述的Π型滤波电路，其特征在于：所述的钳位支路为二极管D1，所述的二极管D1的阳极连接所述的正输入端，所述的二极管D1的阴极连接所述的正输出端。

3.根据权利要求2所述的Π型滤波电路，其特征在于：所述的钳位支路还包括电阻R2，所述的电阻R2的一端连接所述的二极管D1的阴极，所述的电阻R2的另一端连接所述的正输出端；或者所述的电阻R2的一端连接所述的正输入端，所述的电阻R2的另一端连接所述的二极管D1的阳极。

4.根据权利要求3所述的Π型滤波电路，其特征在于：所述的电阻R2的取值为10～100Ω。

5.一种Π型滤波电路，包括：电容C2、差模电感L1、电容C3、正输入端、负输入端和接地端，所述的电容C2的一端和所述的电容C3的一端连接在一起作为所述的正输入端，所述的电容C2的另一端和所述的差模电感L1的一端连接在一起作为所述的负输入端，所述的差模电感L1的另一端和所述的电容C3的另一端连接在一起作为所述的接地端；

其特征在于：还包括钳位支路，所述的钳位支路连接在所述的负输入端和所述的接地端之间，用于对所述的负输入端的电压进行钳位。

6.根据权利要求5所述的Π型滤波电路，其特征在于：所述的钳位支路为二极管D1，所述的二极管D1的阳极连接所述的接地端，所述的二极管D1的阴极连接所述的负输入端。

7.根据权利要求6所述的Π型滤波电路，其特征在于：所述的钳位支路还包括电阻R2，所述的电阻R2的一端连接所述的二极管D2的阳极，所述的电阻R2的另一端连接所述的接地端；或者所述的电阻R2的一端述所的负输入端，所述的电阻R2的另一端连接所述的二极管D2的阴极。

8.根据权利要求7所述的Π型滤波电路，其特征在于：所述的电阻R2的取值为10～100Ω。

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