CN217486380U - 一种消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一种消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，用以解决现有技术中抑制电快速瞬变脉冲群干扰的效果一般，容易引起设备故障的问题。包括：顺序连接的一级电源滤波模块、开关电源模块以及二级电源滤波模块，二级电源滤波模块的输出端分别与供电隔离模块、通信隔离模块电性连接；其中，一级电源滤波模块包括顺序连接的差模滤波单元和共模滤波单元，二级电源滤波模块包括至少一条滤波支路，滤波支路由第五电感、第四电容和第六电感串联形成，以及与至少一条滤波支路连接的第九电感，第九电感的自由端为输出端。有益效果为彻底消除电快速瞬变脉冲群所带来的干扰，避免对用电设备的干扰，大大提高仪器设备的可靠性。

Description

一种消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置

技术领域：

本实用新型涉及电子信息技术领域，特别涉及一种消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置。

背景技术：

电快速瞬变脉冲群是由电感性负载（如继电器、接触器等）在断开时，由于开关触点间隙的绝缘击穿或触点弹跳等原因，在断开处产生的暂态骚扰。当电感性负载多次重复开关，则脉冲群又会以相应的时间间隙多次重复出现。这种暂态骚扰能量较小，一般不会引起设备的损坏，但由于其频谱分布较宽，所以会对电子、电气设备的可靠工作产生影响。一般来说，在进行电快速瞬变脉冲群试验过程中，经常会出现如下一些问题：1.液晶屏幕上字符出现乱码、花屏、甚至黑屏现象；2.系统不断自动复位；3.系统死机。

现有抑制电快速瞬变脉冲群干扰的措施，多采用共模电感用于减小干扰，但是通常效果一般，容易引起设备故障，导致无法通过电快速瞬变脉冲群试验。

发明内容：

本实用新型提供一种消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，用以解决现有技术中抑制电快速瞬变脉冲群干扰的效果一般，容易引起设备故障的问题。

本实用新型提供一种消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，包括：顺序连接的一级电源滤波模块、开关电源模块以及二级电源滤波模块，二级电源滤波模块的输出端分别与供电隔离模块、通信隔离模块电性连接；其中，一级电源滤波模块包括顺序连接的差模滤波单元和共模滤波单元，二级电源滤波模块包括至少一条滤波支路，滤波支路由第五电感、第四电容和第六电感串联形成，以及与至少一条滤波支路连接的第九电感，第九电感的自由端为输出端。

较佳的，滤波装置连接在电源接口与用电设备之间，并通过电源线连接供电隔离模块与用电设备，以及通过通信线连接通信隔离模块与用电设备。

较佳的，一级电源滤波模块中的差模滤波单元由第一电感、第一电容和第二电感串联成回路，第一电感的自由端和第二电感的自由端作为交流电源的输入端；共模滤波单元包括共模电感、第二电容和第三电容；共模电感的同名端并联在第一电容的两端，第二电容和第三电容分别有一端连接用电设备外壳所连接的地，另一端分别连接共模电感的两个非同名端，共模电感的两个非同名端为一级电源滤波模块的输出端。

较佳的，二级电源滤波模块的滤波支路为两条，与开关电源连接的为第一滤波支路，另一个为第二滤波支路，第二滤波支路由第七电感、第五电容和第八电感串联形成，第七电感的自由端和第八电感的自由端并联在第四电容的两端，且第七电感和第五电容的连接点与第九电感一端连接。

较佳的，用电设备为电容触摸屏；或者为与微处理器MCU电连接的收发器。

较佳的，共模电感为铁氧体磁芯共模电感。

较佳的，供电隔离采用变压器隔离方式。

较佳的，通信隔离采用光耦隔离方式。

较佳的，电源线与所述通信线上皆串联有铁氧体磁珠。

本实用新型有益效果包括：选择高磁导率的铁氧体磁芯，通过一级电源滤波模块的差模滤波单元和共模滤波单元，可以将电快速瞬变脉冲群中的共模干扰和差模干扰的幅值大大降低，通过二级电源滤波器能够将开关电源转换后的直流电源中的差模干扰和共模干扰进一步降低至芯片和触摸屏所容忍的限值以下，最后通过供电隔离和通信隔离的方式，彻底消除电快速瞬变脉冲群所带来的干扰，避免电快速脉冲群对数字系统的干扰，大大提高仪器设备的可靠性。

附图说明：

附图1是一幅较佳实施方式的消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置的结构示意图；

附图2是一幅较佳实施方式的一级电源滤波模块的电路图；

附图3是一幅较佳实施方式的二级电源滤波模块的电路图。

具体实施方式：

鉴于此，本实用新型提供了一种消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，以下结合说明书附图对本实用新型的优选实施例进行说明。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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，都属于本实用新型保护的范围。

另外，需要理解的是，在本实用新型实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

参阅图1所示，一种消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，包括：顺序连接的一级电源滤波模块1、开关电源模块2以及二级电源滤波模块3，二级电源滤波模块3的输出端分别与供电隔离模块4、通信隔离模块5电性连接；其中，一级电源滤波模块1包括顺序连接的差模滤波单元101和共模滤波单元102，二级电源滤波模块3包括至少一条滤波支路，滤波支路由第五电感L5、第四电容C4和第六电感L6串联形成，以及与至少一条滤波支路连接的第九电感L9，第九电感L9的自由端为输出端。

具体的，滤波装置连接在电源接口与用电设备A之间，并通过电源线连接供电隔离模块4与用电设备A，以及通过通信线连接通信隔离模块5与用电设备A。其中，这里的用电设备A可以为电容触摸屏，或者为与微处理器MCU电连接的收发器。

用电设备A通220V市电后，当进行电快速瞬变脉冲群试验或发生电快速瞬变脉冲群现象时，其所产生的干扰耦合于市电，通入一级电源滤波模块1；一级电源滤波模块1中包括顺序连接的差模滤波单元101和共模滤波单元102，差模滤波单元101由第一电感L1、第一电容C1和第二电感L2串联成回路，第一电感L1的自由端和第二电感L2的自由端作为交流电源的输入端；共模滤波单元102包括共模电感（L3和L4）、第二电容C2和第三电容C3；共模电感的同名端并联在第一电容C1的两端，第二电容C2和第三电容C3分别有一端连接用电设备A外壳所连接的地，另一端分别连接共模电感的两个非同名端，共模电感的两个非同名端为一级电源滤波模块1的输出端。

在经过一级电源滤波模块1时，第一电容C1连接在零线与火线之间，能够对差模有较大的衰减，又称为差模滤波电容，第一电容C1对高频干扰的容抗小，第一电感L1和第二电感L2形成差模电感，其对差模高频干扰的感抗大，这样可以滤除电快速瞬变脉冲群中的差模高频干扰。

正常交流电电流流过共模电感时，流过共模线圈，线圈中产生的磁场方向相反而抵消，正常信号电流受线圈电阻的影响很小，且交流电频率底，共模电感不大，呈现出的感抗小，不影响交流电对用电设备A的供电。

共模电感时将两线圈绕在同一磁芯上，匝数和相位相同，绕制方向相反。当有共模干扰流过共模电感时，由于共模干扰的同向性，会在线圈内产生同向的磁场，进而增大电感感抗，使得共模电感表现出高阻抗，产生较强的阻尼效果，依次衰减共模干扰，加铁氧体磁芯后，在高频段内，电阻随频率的升高而增加，呈现电阻性质，电感却在下降；对高频信号的阻抗，成百倍的增加，因此对高频信号起到较大的衰减作用，并将高频信号的能量转化成热量释放。

第二电容C2连接在火线和地线之间，第三电容C3连接在零线和地线之间，能够将共模干扰旁路掉，也称为共模滤波电容；进一步加强对共模干扰的过滤。

一级电源滤波模块1的输出端与开关电源输入端连接，用于将带有衰减过的共模干扰和差模干扰的交流电转换为12V直流电，用于向后端电子设备供电。开关电源的输出端与二级电源滤波模块3的输入端电连接。

二级电源滤波模块3的滤波支路为两条，与开关电源连接的为第一滤波支路，另一个为第二滤波支路，第二滤波支路由第七电感L7、第五电容C5和第八电感L8串联形成，第七电感L7的自由端和第八电感L8的自由端并联在第四电容C4的两端，且第七电感L7和第五电容C5的连接点与第九电感L9一端连接。带有共模干扰和差模干扰的12V直流电，在通过第五电感L5时，由于电感的通直流阻交流性质，12V直流电，能够顺利地从第五电感L5、第七电感L7和第九电感L9通过并输出，而共模干扰和差模干扰在两条滤波支路中，通过第四电容C4和第五电容C5，利用电容的通交流阻直流性质，以及第六电感L6和第八电感L8释放至地（GNDA）；这样将干扰滤除，进一步降低一级电源滤波模块滤波后的干扰幅值，使得干扰不能加到后面的电路中，达到抑制干扰的目的。

最后，供电隔离采用微功率DC-DC隔离电源，为变压器隔离方式，使得电源的输入回路和输出回路之间没有直接的电气连接，避免供电端对用电设备A的收发器或者电容触摸屏产生影响；通信隔离采用光耦隔离方式，避免电快速瞬变脉冲群的干扰直接作用到通信线上。

电源线与通信线上皆串联有铁氧体磁珠，进一步抑制干扰。使得与其连接的用电设备A上所受到的电快速瞬变脉冲群干扰降低至容限以下，且通过供电隔离和通信隔离，彻底消除干扰，避免设备故障。

Claims (9)

1.一种消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，包括：顺序连接的一级电源滤波模块、开关电源模块以及二级电源滤波模块，所述二级电源滤波模块的输出端分别与供电隔离模块、通信隔离模块电性连接；其中，所述一级电源滤波模块包括顺序连接的差模滤波单元和共模滤波单元，所述二级电源滤波模块包括至少一条滤波支路，所述滤波支路由第五电感、第四电容和第六电感串联形成，以及与所述至少一条滤波支路连接的第九电感，所述第九电感的自由端为输出端。

2.如权利要求1中所述的消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，所述滤波装置连接在电源接口与用电设备之间，并通过电源线连接所述供电隔离模块与所述用电设备，以及通过通信线连接所述通信隔离模块与所述用电设备。

3.如权利要求2中所述的消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，所述一级电源滤波模块中的差模滤波单元由第一电感、第一电容和第二电感串联成回路，第一电感的自由端和第二电感的自由端作为交流电源的输入端；所述共模滤波单元包括共模电感、第二电容和第三电容；所述共模电感的同名端并联在所述第一电容的两端，所述第二电容和所述第三电容分别有一端连接用电设备外壳所连接的地，另一端分别连接所述共模电感的两个非同名端，所述共模电感的两个非同名端为所述一级电源滤波模块的输出端。

4.如权利要求1中所述的消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，所述二级电源滤波模块的滤波支路为两条，与开关电源连接的为第一滤波支路，另一个为第二滤波支路，所述第二滤波支路由第七电感、第五电容和第八电感串联形成，所述第七电感的自由端和所述第八电感的自由端并联在所述第四电容的两端，且所述第七电感和第五电容的连接点与第九电感一端连接。

5.如权利要求2中所述的消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，所述用电设备为电容触摸屏；或者为与微处理器MCU电连接的收发器。

6.如权利要求3中所述的消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，所述共模电感为铁氧体磁芯共模电感。

7.如权利要求1中所述的消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，所述供电隔离采用变压器隔离方式。

8.如权利要求1中所述的消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，所述通信隔离采用光耦隔离方式。

9.如权利要求2中所述的消除电快速瞬变脉冲群干扰的滤波装置，其特征在于，所述电源线与所述通信线上皆串联有铁氧体磁珠。

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