CN217363549U - 一种高性能微型穿心式电源滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高性能微型穿心式电源滤波器，包括绝缘壳体和置于绝缘壳体内的电感、电容、第一导电杆和第二导电杆，电感为穿心电感，电容包括穿心电容，第一导电杆和/或第二导电杆穿过对应的穿心电感的中心通孔和穿心电容的中心通孔，穿心电容的外壁与没有穿过该穿心电容的第二导电杆或第一导电杆导电连接，绝缘壳体的两端分别设有接线端孔，第一导电杆的两端和第二导电杆的两端分别设有接线端且多个接线端分别置于一一对应的多个接线端孔内。本实用新型通过设计两个导电杆，同时采用穿心电感和穿心电容，综合各种优化技术方案，最终在确保正常滤波功能的前提下显著地降低了整个电源滤波器的体积，利于现在工业越来越小型化的应用需求。

Description

一种高性能微型穿心式电源滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种用于克服系统电磁干扰的电源滤波器，尤其涉及一种高性能微型穿心式电源滤波器。

背景技术

电源滤波器广泛运用于航天、航空、兵器和船舶等整机系统中，用于解决系统的电磁干扰问题，电源滤波器通过调整电感、电容参数，使滤波器和系统的阻抗失配，解决系统内部和系统与系统之间的电磁干扰问题，能够通过电磁兼容性能试验。

随着系统要求的逐渐提高，对电源滤波器的小型化、一体化要求越来越高。传统电源滤波器虽然能解决电磁兼容问题，但往往需要较大的空间，特别是在大电流工作的情况下，空间问题越发突出。

如图1和图2所示，传统电源滤波器基本都包括外壳7、盖板(图中未示)、印制板1、电容、电感，电容、电感组成滤波电路，焊接和固定在印制板1上形成印制板组件，印制板组件固定在外壳7内部的台阶上，其中外壳7和盖板采用金属机械加工或者冲压成型，印制板1为聚四氟乙烯材料，电感由磁芯通过漆包线绕制成，电容一般为独石电容，且多为二类瓷介电容，输入输出采用导线或者插针，由于电感较大(特别是在大电流工作的情况下)，不易固定，通常会采用机械固定，最后用灌封胶灌封。

如图1和图2所示，常见的传统电源滤波器的具体结构包括共模电感3、差模电感4、差模电容C1、C2、C3和共模电容C4、C5，第一电感L1和第二电感L2构成共模电感3，第三电感L3和第四电感L4构成差模电感4；图1还示出了绝缘盖板2、绝缘底座5和输入连接器6。

上述传统电源滤波器的缺陷在于：

电感采用磁芯电感，体积和重量都较大，加上固定安装结构等，整个滤波器的体积和重量都比较大，而且几乎没有改进空间，而且电流越大会导致电感体积和重量越大，不利于应用；电源输入端和电源输出端与内部的电子元件之间采用导线或螺钉连接，导线或螺钉只有导电连接功能，电子元件需要印制板来安装并需要其它固定结构来固定，所以会增加产品部件数量，也会增加滤波器的整体体积，而且可能出现导线连接不够稳定、连接电阻大等问题；共模电感由漆包线在纳米晶磁芯上绕制而成，差模电感由漆包线在非晶磁芯/金属磁粉芯上绕制而成，电容一般为二类瓷介电容，这种电路结构的电源滤波器在10kHz～30MHz频率范围内的插入损耗较大，但在30MHz～1GHz频率范围内的插入损耗较小，对解决电磁兼容试验中RE102问题作用较小，因此性能较差。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种体积小、性能高的高性能微型穿心式电源滤波器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高性能微型穿心式电源滤波器，包括绝缘壳体和置于所述绝缘壳体内的电感、电容，所述高性能微型贴片式电源滤波器还包括第一导电杆和第二导电杆，所述电感为穿心电感，所述电容包括穿心电容，所述第一导电杆和/或所述第二导电杆穿过对应的所述穿心电感的中心通孔和所述穿心电容的中心通孔，所述穿心电容的外壁与没有穿过该穿心电容的所述第二导电杆或所述第一导电杆导电连接，所述绝缘壳体的两端分别设有接线端孔，所述第一导电杆的两端和所述第二导电杆的两端分别设有接线端且多个接线端分别置于一一对应的多个所述接线端孔内。

上述结构中，穿心电感是一种以磁粉为原料加工且具有中心通孔的电感，其表面一般包覆或涂覆有绝缘层，只要与电源正极连接的导电杆穿过穿心电感的中心通孔并紧密接触，即可实现穿心电感的电感功能；穿心电容是一种由环形滤波芯片加工且设有中心通孔的电容，其中心通孔的孔壁和至少一个外侧壁(一般是整个外环表面)分别为其两个电极；第一导电杆和第二导电杆为两个导电杆且同时在两端加工形成接线端，根据需要选择导电性能好的材料加工而成，比如用铜棒加工而成，在本方案中代替传统导线或螺钉，实现各电子元件之间的导电连接并同时作为与外部设备连接的接线端。

作为优选，为了便于更加紧凑地安装电感和电容，所述穿心电感和所述穿心电容均为设有中心通孔的长方体，所述穿心电容的中心通孔孔壁为其两个电极中的正极，所述穿心电容的至少一侧外壁表面为其两个电极中的负极。

作为优选，为了更加紧凑地安装电感、电容且对其进行可靠限位并便于加工接线端孔，所述绝缘壳体包括相互连接的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体的内壁和所述第二壳体的内壁分别设有用于对所述穿心电感和所述穿心电容限位的限位槽，所述第一壳体的两端分别设有两个接线端缺口且该接线端缺口与所述第二壳体对应连接后形成所述接线端孔。

作为优选，为了实现第一壳体与第二壳体之间的快速装拆，所述第一壳体上位于同一端两个所述接线端缺口之间的位置设有卡扣槽，所述第二壳体的两端中部分别设有卡扣，两个所述卡扣分别置于两个所述卡扣槽内实现所述第一壳体和所述第二壳体之间的连接。

作为优选，为了对两个导电杆两端的接线端进行更好的压装，所述第二壳体的两端内壁中与所述第一壳体两端的所述接线端缺口对应的位置分别设有用于压住对应的所述接线端的凹槽且该凹槽的槽底为斜面。

作为优选，为了使两个导电杆与对应的电感和电容更加紧密地接触且同时形成便于与外部导线连接的接线端，所述第一导电杆和所述第二导电杆的结构相同且包括中段的圆柱体段，所述圆柱体段的两端分别被压扁后再弯曲形成所述接线端。

作为优选，为了提高两个导电杆的强度并使其接线端具有更可靠的焊接效果，所述圆柱体段与对应的所述接线端之间设有由圆柱体段变化为扁平段的过渡段，所述接线端为“L”形且其弯钩部分向内侧弯曲，所述接线端的外侧表面电镀有银层。

作为优选，为了提高电源滤波器在30MHz～1GHz频率范围内的插入损耗，所述电感包括第一穿心电感、第二穿心电感和第三穿心电感，所述电容包括一个穿心电容和一个贴片电容，所述第一导电杆依次穿过所述第一穿心电感的中心通孔、所述第三穿心电感的中心通孔、所述穿心电容的中心通孔并紧密接触，所述第二导电杆穿过所述第二穿心电感的中心通孔，所述穿心电容的外壁与所述第二导电杆导电连接，所述第一导电杆上靠近所述第一穿心电感的接线端为所述电源滤波器的电源正极输入端，所述第二导电杆上与所述电源滤波器的正极电源输入端对应的一端为负极电源输入端，所述第一导电杆的另一个接线端和所述第二导电杆的另一个接线端分别对应为所述电源滤波器的正极电源输出端和负极电源输出端，所述贴片电容的相对两侧外壁分别为其两个电极，所述贴片电容的正极与所述第一导电杆上位于所述第一穿心电感与所述第三穿心电感之间的位置导电连接，所述贴片电容的负极与所述第二导电杆上位于所述第二穿心电感与所述电源滤波器的负极电源输出端之间的位置导电连接。

作为优选，为了使电容与两个导电杆实现更好的导电接触效果且便于形成紧凑安装结构，所述高性能微型穿心式电源滤波器还包括导电片，所述导电片置于所述第一壳体上，所述导电片上与所述穿心电容对应的位置设有凹槽，所述导电片上与所述第三穿心电感对应的位置设有缺口，所述穿心电容上作为其负极的外壁置于所述导电片的凹槽内并紧密接触，所述导电片与所述第二导电杆紧密接触。

作为优选，为了便于与其它部件更加方便地连接负极，所述导电片的两侧分别弯折形成两个负极接线端，所述绝缘壳体的两侧与两个所述负极接线端对应的位置分别设有所述接线端孔且两个所述负极接线端分别置于该两个接线端孔内。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型通过设计两个导电杆并在其两端形成两个接线端，同时采用穿心电感和穿心电容，直接利用第一导电杆穿过穿心电感和穿心电容的中心通孔、第二导电杆与穿心电容外壁接触的形式实现穿心电感和穿心电容与电源端的连接(贴片电容也可以方便地与两个导电杆导电连接)，不再用导线和螺钉连接，而且两个导电杆本身具有定位功能，所以不再需要其它固定结构来对传统大体积电感进行固定安装，也省去了传统印制板，同时穿心电感的体积也比传统线绕电感小很多，综合各种优化技术方案，最终在确保正常滤波功能的前提下显著地降低了整个电源滤波器的体积，利于现在工业越来越小型化的应用需求；通过采用三个穿心电感、一个穿心电容和一个贴片电容作为电源滤波器的电子元件，并改变相应连接关系，使本实用新型电源滤波器在30MHz～1GHz频率范围内的插入损耗较大，可达40dB以上，对解决电磁兼容试验中RE102问题作用较好，因此整体滤波性能得到提高；本实用新型所述电源滤波器的体积可小至12mm×12mm×3.5mm，通过电流可达10A，整体小体积、高性能的特点显著。

附图说明

图1是传统电源滤波器组装前的立体爆炸图；

图2是传统电源滤波器的电路原理图；

图3是本实用新型所述高性能微型穿心式电源滤波器组装前的立体爆炸图；

图4是本实用新型所述高性能微型穿心式电源滤波器的第一壳体的立体图，图中为俯视角度；

图5是本实用新型所述高性能微型穿心式电源滤波器的第二壳体的立体图，图中为仰视角度；

图6是本实用新型所述高性能微型穿心式电源滤波器的第一导电杆的立体图；

图7是本实用新型所述高性能微型穿心式电源滤波器的导电片的立体图；

图8是本实用新型所述高性能微型穿心式电源滤波器的电路原理图；

图9是本实用新型所述高性能微型穿心式电源滤波器组装后的立体图；

图10是本实用新型所述高性能微型穿心式电源滤波器经过插入损耗仿真的传输参数曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图3-图9所示，本实用新型所述高性能微型穿心式电源滤波器包括绝缘壳体和置于所述绝缘壳体内的电感、电容、第一导电杆15、第二导电杆10，所述电感为穿心电感(见下文的第一穿心电感14、第二穿心电感11和第三穿心电感16)，所述电容包括穿心电容12，第一导电杆15和/或第二导电杆10(图中为第一导电杆15)穿过对应的所述穿心电感的中心通孔和穿心电容12的中心通孔，穿心电容12的外壁与没有穿过该穿心电容12的第二导电杆10或第一导电杆15(图中为第二导电杆10)导电连接，所述绝缘壳体的两端分别设有接线端孔(图中未标记)，第一导电杆15的两端和第二导电杆10的两端分别设有接线端(参考图6的第一导电杆15两端的接线端28)且多个接线端分别置于一一对应的多个所述接线端孔内。

如图3-图9所示，本实用新型还公开了以下多种更加优化的具体结构，根据实际需要可以结合上述结构与下述一种或多种具体结构进行叠加组合形成更加优化的技术方案。

为了便于更加紧凑地安装电感和电容，所述穿心电感和穿心电容12均为设有中心通孔的长方体，穿心电容12的中心通孔孔壁为其两个电极中的正极，穿心电容12的至少一侧外壁表面为其两个电极中的负极。

为了更加紧凑地安装电感、电容且对其进行可靠限位并便于加工接线端孔，第一壳体18的内壁设有用于对所述穿心电感和穿心电容12限位的第一限位槽22，第二壳体8的内壁设有用于对所述穿心电感和穿心电容12限位的第二限位槽25，第一壳体18的两端分别设有两个接线端缺口19且该接线端缺口19与第二壳体8对应连接后形成所述接线端孔。

为了实现第一壳体18与第二壳体8之间的快速装拆，所述绝缘壳体包括相互连接的第一壳体18和第二壳体8，第一壳体18上位于同一端两个接线端缺口19之间的位置设有卡扣槽20，第二壳体8的两端中部分别设有卡扣23，两个卡扣23分别置于两个卡扣槽20内实现第一壳体18和第二壳体8之间的连接。

为了对第一导电杆15两端的接线端28和第二导电杆10两端的接线端(图中未标记)进行更好的压装，第二壳体8的两端内壁中与第一壳体18两端的接线端缺口19对应的位置分别设有用于压住对应的所述接线端的凹槽24且该凹槽24的槽底为斜面。

为了使第一导电杆15和第二导电杆10与对应的电感和电容更加紧密地接触且同时形成便于与外部导线连接的接线端，第一导电杆15和第二导电杆10的结构相同；以第一导电杆15为例，第一导电杆15包括中段的圆柱体段29，圆柱体段29的两端分别被压扁后再弯曲形成接线端28；圆柱体段29与对应的接线端28之间设有由圆柱体段变化为扁平段的过渡段27，接线端28为“L”形且其弯钩部分向内侧弯曲，接线端28的外侧表面电镀有银层(图中未示)。

为了提高电源滤波器在30MHz～1GHz频率范围内的插入损耗，所述电感包括第一穿心电感14、第二穿心电感11和第三穿心电感16，所述电容包括一个穿心电容12和一个贴片电容13，第一导电杆15依次穿过第一穿心电感14的中心通孔、第三穿心电感16的中心通孔、穿心电容12的中心通孔并紧密接触，第二导电杆10穿过第二穿心电感11的中心通孔，穿心电容12的外壁与第二导电杆10导电连接，第一导电杆15上靠近第一穿心电感14的接线端28为所述电源滤波器的电源正极输入端IN+，第二导电杆10上与所述电源滤波器的正极电源输入端对应的一端为负极电源输入端IN-，第一导电杆15的另一个接线端28和第二导电杆10的另一个接线端分别对应为所述电源滤波器的正极电源输出端OUT+和负极电源输出端OUT-，贴片电容13的相对两侧外壁分别为其两个电极，贴片电容13的正极与第一导电杆15上位于第一穿心电感14与第三穿心电感16之间的位置导电连接，贴片电容13的负极与第二导电杆10上位于第二穿心电感11与所述电源滤波器的负极电源输出端之间的位置导电连接。上述第一穿心电感14、第二穿心电感11、第三穿心电感16、穿心电容12和贴片电容13分别依次与图8中的L5、L6、L7、C7和C6一一对应。

为了使电容与第一导电杆15和第二导电杆10实现更好的导电接触效果且便于形成紧凑安装结构，所述高性能微型穿心式电源滤波器还包括导电片17，导电片17置于第一壳体18上，导电片17上与穿心电容12对应的位置设有凹槽31，导电片17上与第三穿心电感16对应的位置设有缺口，穿心电容12上作为其负极的外壁置于导电片17的凹槽31内并紧密接触，导电片17与第二导电杆10紧密接触。

为了便于与其它部件更加方便地连接负极，导电片17的两侧分别弯折形成两个负极接线端30，所述绝缘壳体的两侧与两个负极接线端30对应的位置分别设有所述接线端孔且两个负极接线端30分别置于该两个接线端孔内，该接线端孔同样由设于第一壳体18两侧的接线端缺口19与第二壳体8对接形成。

图3中还示出了第二壳体8上的卡槽9，图4中还示出了设于第一壳体18内底部且用于放置导电片17的垫块21，图5中还示出了设于第二壳体10上并用于压住两个负极接线端30的凸起部26，这些结构为常规适应性结构。

如图3-图9所示，组装时，将导电片17置于第一壳体18内底部的上方，将穿心电容12、第一穿心电感14和第三穿心电感16套装在第一导电杆15上，将第二穿心电感11套装在第二导电杆10上，在第一导电杆15和第二导电杆10之间安装贴片电容13，将第一导电杆15上的穿心电容12的底部外壁和导电片17紧密接触，将第二导电杆10与导电片17焊接在一起，可灌封实现整体固定，最后将第二壳体8倒扣在第一壳体18上，并使两个卡扣23分别置于两个卡扣槽20内实现第一壳体18和第二壳体8之间的连接，完成安装后的电源滤波器如图9所示，裸露在外的第一导电杆15和第二导电杆10两端的两进两出接线端和两个负极接线端30共6个接线端，根据需要将这6个接线端与其它器件连接，实现相应电源滤波功能。

为了验证本实用新型电源滤波器在30MHz～1GHz频率范围内具有较大插入损耗，对其进行插入损耗仿真试验，试验结果由图10可知，其在30MHz～1GHz频率范围内的插入损耗可达40dB以上，效果显著。

上述实施例只是本实用新型的较佳实施例，并不是对本实用新型技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本实用新型专利的权利保护范围内。

Claims (10)

1.一种高性能微型穿心式电源滤波器，包括绝缘壳体和置于所述绝缘壳体内的电感、电容，其特征在于：所述高性能微型贴片式电源滤波器还包括第一导电杆和第二导电杆，所述电感为穿心电感，所述电容包括穿心电容，所述第一导电杆和/或所述第二导电杆穿过对应的所述穿心电感的中心通孔和所述穿心电容的中心通孔，所述穿心电容的外壁与没有穿过该穿心电容的所述第二导电杆或所述第一导电杆导电连接，所述绝缘壳体的两端分别设有接线端孔，所述第一导电杆的两端和所述第二导电杆的两端分别设有接线端且多个接线端分别置于一一对应的多个所述接线端孔内。

2.根据权利要求1所述的高性能微型穿心式电源滤波器，其特征在于：所述穿心电感和所述穿心电容均为设有中心通孔的长方体，所述穿心电容的中心通孔孔壁为其两个电极中的正极，所述穿心电容的至少一侧外壁表面为其两个电极中的负极。

3.根据权利要求1所述的高性能微型穿心式电源滤波器，其特征在于：所述绝缘壳体包括相互连接的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体的内壁和所述第二壳体的内壁分别设有用于对所述穿心电感和所述穿心电容限位的限位槽，所述第一壳体的两端分别设有两个接线端缺口且该接线端缺口与所述第二壳体对应连接后形成所述接线端孔。

4.根据权利要求3所述的高性能微型穿心式电源滤波器，其特征在于：所述第一壳体上位于同一端两个所述接线端缺口之间的位置设有卡扣槽，所述第二壳体的两端中部分别设有卡扣，两个所述卡扣分别置于两个所述卡扣槽内实现所述第一壳体和所述第二壳体之间的连接。

5.根据权利要求3所述的高性能微型穿心式电源滤波器，其特征在于：所述第二壳体的两端内壁中与所述第一壳体两端的所述接线端缺口对应的位置分别设有用于压住对应的所述接线端的凹槽且该凹槽的槽底为斜面。

6.根据权利要求1所述的高性能微型穿心式电源滤波器，其特征在于：所述第一导电杆和所述第二导电杆的结构相同且包括中段的圆柱体段，所述圆柱体段的两端分别被压扁后再弯曲形成所述接线端。

7.根据权利要求6所述的高性能微型穿心式电源滤波器，其特征在于：所述圆柱体段与对应的所述接线端之间设有由圆柱体段变化为扁平段的过渡段，所述接线端为“L”形且其弯钩部分向内侧弯曲，所述接线端的外侧表面电镀有银层。

8.根据权利要求3-5中任何一项所述的高性能微型穿心式电源滤波器，其特征在于：所述电感包括第一穿心电感、第二穿心电感和第三穿心电感，所述电容包括一个穿心电容和一个贴片电容，所述第一导电杆依次穿过所述第一穿心电感的中心通孔、所述第三穿心电感的中心通孔、所述穿心电容的中心通孔并紧密接触，所述第二导电杆穿过所述第二穿心电感的中心通孔，所述穿心电容的外壁与所述第二导电杆导电连接，所述第一导电杆上靠近所述第一穿心电感的接线端为所述电源滤波器的电源正极输入端，所述第二导电杆上与所述电源滤波器的正极电源输入端对应的一端为负极电源输入端，所述第一导电杆的另一个接线端和所述第二导电杆的另一个接线端分别对应为所述电源滤波器的正极电源输出端和负极电源输出端，所述贴片电容的相对两侧外壁分别为其两个电极，所述贴片电容的正极与所述第一导电杆上位于所述第一穿心电感与所述第三穿心电感之间的位置导电连接，所述贴片电容的负极与所述第二导电杆上位于所述第二穿心电感与所述电源滤波器的负极电源输出端之间的位置导电连接。

9.根据权利要求8所述的高性能微型穿心式电源滤波器，其特征在于：所述高性能微型穿心式电源滤波器还包括导电片，所述导电片置于所述第一壳体上，所述导电片上与所述穿心电容对应的位置设有凹槽，所述导电片上与所述第三穿心电感对应的位置设有缺口，所述穿心电容上作为其负极的外壁置于所述导电片的凹槽内并紧密接触，所述导电片与所述第二导电杆紧密接触。

10.根据权利要求9所述的高性能微型穿心式电源滤波器，其特征在于：所述导电片的两侧分别弯折形成两个负极接线端，所述绝缘壳体的两侧与两个所述负极接线端对应的位置分别设有所述接线端孔且两个所述负极接线端分别置于该两个接线端孔内。

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