CN217904255U - 抗干扰电路以及控制板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种抗干扰电路以及控制板。该抗干扰电路包括：差模滤波模块，第一输入端用于连接供电器件的电源输出端，第二输入端用于连接供电器件的地端，第一输出端用于输出经过差模滤波的电源信号，第二输出端用于接地；单向导通模块，正向串接在电源输出端和差模滤波模块的第一输入端之间，和/或，正向串接在差模滤波模块的第二输入端和供电器件的地端之间；共模滤波模块，第一输入端连接差模滤波模块的第一输出端，第二输入端连接差模滤波模块的第二输出端，第一输出端连接用电器件的电源输入端，第二输出端连接用电器件的地端。该抗干扰电路有很强的对抑制共模干扰以及差模干扰的能力。

Description

抗干扰电路以及控制板

技术领域

本实用新型涉及抗干扰技术领域，特别是涉及一种抗干扰电路以及控制板。

背景技术

电磁干扰对电子电路的正常工作有较大影响，特别是向用电器件供电时，常常会将电源上的共模干扰和差模干扰一起传输到用电器件，导致用电器件误触发或功能异常。而传统技术中滤除电磁干扰的方式存在滤除效果不好的问题，难以对电磁干扰进行良好防护。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种抗电磁干扰能力强的抗干扰电路以及控制板。

第一方面，本申请提供一种抗干扰电路，包括：差模滤波模块，第一输入端用于连接供电器件的电源输出端，第二输入端用于连接供电器件的地端，第一输出端用于输出经过差模滤波的电源信号，第二输出端用于接地；单向导通模块，包括正向串接在电源输出端和差模滤波模块的第一输入端之间，和/或，正向串接在差模滤波模块的第二输入端和供电器件的地端之间；共模滤波模块，第一输入端连接差模滤波模块的第一输出端，第二输入端连接差模滤波模块的第二输出端，第一输出端连接用电器件的电源输入端，第二输出端连接用电器件的地端。

第二方面，本申请提供一种控制板，包括供电器件和如上述的抗干扰电路。

基于上述任一实施例，由单向滤波模块先滤除电源信号中的部分差模干扰，再由差模滤波模块进一步滤除电源信号的差模干扰，实现更全面地对差模干扰的滤除。经过差模滤波的电源信号经过共模滤波模块的共模滤波后传输至用电器件，用电器件所接收到的电源信号中所包含的电磁干扰就大大降低。该抗干扰电路有很强的对抑制共模干扰以及差模干扰的能力，应用于各类复杂的电气环境中可以保证供电器件的稳定使用，对提升供电器件的使用稳定性有极大帮助。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统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申请的一些实施例，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为一个实施例中抗干扰电路的结构示意图；

图2为一个实施例中分压模块的结构示意图；

图3为一个实施例中第一信号滤波模块以及第二信号滤波模块的结构示意图；

图4为一个实施例中用电器件与供电器件的信号端之间抗干扰电路的电路原理图；

图5为一个实施例中差模滤波模块的结构示意图；

图6为一个实施例中共模滤波模块的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

请参阅图1，本申请提供一种抗干扰电路。该抗干扰电路连接在供电器件和用电器件之间，用电器件需要依靠供电器件提供的电能才可正常工作，而抗干扰电路用于将供电器件提供的电源信号中的共模干扰和差模干扰滤除，以避免电磁干扰影响用电器件的工作。例如，供电器件为连接外部电网的插座，用电器件为移动终端。又如，供电器件为计算机设备的主板，用电器件为触摸屏等。

具体而言，抗干扰电路包括差模滤波模块、单向导通模块以及共模滤波模块。在差模滤波模块的第一输入端和第二输入端中的至少一个会设置单向滤波模块。这是由于差模干扰是一种差模形式的电磁干扰信号，由极性不同的部分组成。而单向导通模块是具备单向导电性的模块，差模干扰流经单向导通模块后会被单向导通模块滤除其中一种极性的电磁干扰，因此有一半的差模干扰会被单向导通模块提前滤除。进一步地，为了避免影响供电器件的供电，设置在差模滤波模块的第一输入端的单向导通模块应正向串接在供电器件的电源输出端和差模滤波模块的第一输入端之间，即单向滤波模块的输入端连接供电器件的电源输出端、单向滤波模块的输出端连接差模滤波模块的第一输入端，使得供电器件输出的电源信号可以流向差模滤波模块的第一输入端。类似地，设置在差模滤波模块的第二输入端的单向导通模块应正向串接在差模滤波模块的第一输入端和供电器件的地端之间，即单向滤波模块的输入端连接差模滤波模块的第二输入端、单向滤波模块的输出端连接供电器件的地端，使得从差模滤波模块的第二输入端流出的电信号可以流回供电器件的地端，以形成回路。在有些实施例中，单向导通模块包括二极管。

差模滤波模块用于对差模干扰进行进一步的滤除。差模滤波模块的第一输入端用于连接供电器件的电源输出端，差模滤波模块的第二输入端用于连接供电器件的地端。差模滤波模块对从第一输入端接收的电源信号进行差模滤波后从第一输出端输出，而差模滤波模块的第二输入端和第二输出端之间连通，所以电信号可以通过差模滤波模块的第二输出端、第二输入端流至供电器件的地端，形成回路。目前差模滤波电路的研究较为成熟，可以通过设置对差模干扰信号呈现低阻抗的接地回路，使差模干扰信号通过该接地回路直接导入地中，而不会流经用电器件。或者通过在电源信号的传输路径上设置对电源信号低阻抗但对差模干扰信号高阻抗的器件。在有些实施例中，通过设置滤波电感和滤波电容组成的LC滤波电路以近场差模滤波。

共模滤波模块的第一输入端连接差模滤波模块的第一输出端，第二输入端连接差模滤波模块的第二输出端。共模滤波模块的第一输入端可从差模滤波模块的第一输出端接收到经过差模滤波的电源信号，共模滤波模块对经过差模滤波的电源信号进行共模滤波后，从第一输出端输出至用电器件的电源输入端。用电器件的地端可以通过共模滤波模块的第二输出端、第二输入端以及差模滤波模块的第二输出端、第二输入端与供电器件的地端实现共地。目前共模滤波电路的研究较为成熟，较为常见的是通过共模电感来消除共模干扰，共模电感的两个绕组是相反方向绕制，共模信号流过两个绕组将会产生大小相同、方向相反的磁通量，互相抵消。

基于本实施例中的抗干扰电路，由单向滤波模块先滤除电源信号中的部分差模干扰，再由差模滤波模块进一步滤除电源信号的差模干扰，实现更全面地对差模干扰的滤除。经过差模滤波的电源信号经过共模滤波模块的共模滤波后传输至用电器件，用电器件所接收到的电源信号中所包含的电磁干扰就大大降低。该抗干扰电路有很强的对抑制共模干扰以及差模干扰的能力，应用于各类复杂的电气环境中可以保证供电器件的稳定使用，对提升供电器件的使用稳定性有极大帮助。

在其中一个实施例中，请参阅图2，用电器件和供电器件包括一一对应的信号端，抗干扰电路还包括分压模块，分压模块的数量与信号端的数量相同，分压模块串接在用电器件和供电器件一组对应的信号端之间。

具体而言，供电器件和用电器件之间还可以进行信号交互，例如供电器件为台式电脑、用电器件为移动终端，台式电脑除了给移动终端充电外，台式电脑和移动终端之间还可以互相传输数据。又例如，供电器件为控制板、用电器件为触摸屏，用户通过操作触摸屏向控制板发送指令，控制板在进行一定数据处理后将数据处理的结果反馈到触摸屏进行显示。而信号端即是用于在用电器件和供电器件进行信号交互的端口。信号端的数量、规格等可由用电器件和供电器件之间的传输协议决定。例如常见的传输协议包括USB、I2C、UART等。以USB为例，信号端包括D+引脚、D-引脚。USB协议是以差分形式传输数据，D+引脚和D-引脚即用于分别用于传输一对差分形式的正负信号。以I2C为例，信号端包括SDA引脚、SCL引脚、INT引脚、RST引脚。SDA引脚用于双向传输数据，SCL引脚用于传输时钟信号，INT引脚用于传输中断信号，RST引脚用于传输复位信号。而本实施例是针对单向导通模块设置在差模滤波模块的第二输入端的情况，该种情况下，用电器件的地端和供电器件的地端之间连接有该单向导通模块，使得用电器件的地端电位会比供电器件的地端电位高，电位差与单向导通模块的导通压降相关，该电位差可能会导致供电器件损坏，因此在信号端串联分压模块，使得用电器件的信号端在无信号传输时与用电器件的地端等电位，不会对供电器件造成伤害。在有些实施例中，分压模块包括电阻。

在其中一个实施例中，请参阅图3，用电器件和供电器件包括一一对应的信号端，抗干扰电路还包括第一信号滤波模块和第二信号滤波模块，第一信号滤波模块和第二信号滤波模块的数量均与信号端的数量相同。第一信号滤波模块的第一端用于连接供电器件一组对应的信号端，第一信号滤波模块的第二端用于连接供电器件的地端。第二信号滤波模块的第一端用于连接用电器件一组对应的信号端，第二信号滤波模块的第二端用于连接用电器件的地端。可以理解，第一信号滤波模块是对供电器件的信号端呈低阻抗的模块，第二信号滤波模块是对用电器件的信号端呈低阻抗的模块。供电器件和用电器件之间进行信号交互时，从各自信号端流出的信号可能会带有干扰信号，该干扰信号会通过第一信号滤波模块或第二信号滤波模块导入各自的地端，从而不会影响接收信号一方，也保证了信号交互的质量。在有些实施例中，一般信号端中包含的干扰信号为高频信号，所以第一信号滤波模块和第二信号滤波模块可以选用电容。

在一个实施例中，可以同时设置分压模块和第一信号滤波模块以及第二信号滤波模块。以用电器件和供电器件通过I2C通信为例，请参阅图4，供电器件的RST引脚RST_S通过电阻R1连接用电器件的RST引脚RST_C，以及通过电容C1连接供电器件的地端GND_S，用电器件的RST引脚RST_C也通过电容C3连接用电器件的地端GND_C。供电器件的INT引脚INT_S通过电阻R1连接用电器件的INT引脚INT_C，以及通过电容C2连接供电器件的地端GND_S，用电器件的INT引脚INT_C也通过电容C4连接用电器件的地端GND_C。供电器件的SCL引脚SCL_S通过电阻R1连接用电器件的SCL引脚SCL_C，以及通过电容C5连接供电器件的地端GND_S，用电器件的SCL引脚SCL_C也通过电容C7连接用电器件的地端GND_C。供电器件的SDA引脚SDA_S通过电阻R1连接用电器件的SDA引脚SDA_C,以及通过电容C6连接供电器件的地端GND_S，用电器件的SDA引脚SDA_C也通过电容C8连接用电器件的地端GND_C。以其中的SCL引脚为例，供电器件的SCL引脚输出时钟信号，时钟信号中的干扰通过电容C5流入供电器件的地端，时钟信号通过电阻R3流入用电器件的SCL引脚SCL_C。当SCL处于低电平状态时，通过电阻R3分压，使得用电器件的SCL引脚SCL_C与地端GND_C等电位，以优化加入单向导通模块带来的问题。其它引脚的工作原理类似，不再赘述。

在其中一个实施例中，请参阅图5，LC滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容以及第二电容。第一电感连接在差模滤波模块的第一输入端和第一输出端之间。第二电感连接在差模滤波模块的第二输入端和第二输出端之间。第一电容和第二电容并联在差模滤波模块的第一输出端和第二输出端之间。可以理解，第一电感和第二电感对差模信号感抗较大，但是对电源信号近似于短路，因此可以阻碍差模干扰信号随着电源信号一起传输。第一电容和第二电容均对差模干扰信号阻抗较小但对电源信号阻抗较大，差模干扰信号会直接被低阻抗回路引入差模滤波模块的第二输入端，而差模滤波模块又是与供电器件的地端连接，所以可将差模干扰信号导入地中。

在其中一个实施例中，请参阅图6，共模滤波模块包括共模电感，共模电感包括第一绕组和第二绕组。第一绕组串联在共模滤波模块的第一输入端和共模滤波模块的第一输出端之间。第二绕组串联在共模滤波模块的第二输入端和共模滤波模块的第二输出端之间。第一绕组和第二绕组闸数相同且绕在统一铁芯上，但是这两个绕组的绕制方向相反，会产生相互衰减的作用，以消除共模干扰信号。在其中一个实施例中，请继续参阅图6，共模滤波模块还包括第三电容和第四电容。第三电容和第四电容并联在用电器件的电源输入端和用电器件的地端之间。并联的第三电容和第四电容可以为将共模干扰被旁路至用电器件的地端，进一步滤除共模干扰。

本申请还提供一种控制板，包括供电器件和抗干扰电路。控制板上的供电器件可以是基于储能模块(如电池、超级电容)或外接外部电源以及电压变换模块组成的。抗干扰电路包括差模滤波模块、单向导通模块和共模滤波模块。差模滤波模块的第一输入端用于连接供电器件的电源输出端，第二输入端用于连接供电器件的地端，第一输出端用于输出经过差模滤波的电源信号，第二输出端用于接地。单向导通模块正向串接在电源输出端和差模滤波模块的第一输入端之间，和/或，正向串接在差模滤波模块的第二输入端和供电器件的地端之间。共模滤波模块的第一输入端连接差模滤波模块的第一输出端，第二输入端连接差模滤波模块的第二输出端，第一输出端连接用电器件的电源输入端，第二输出端连接用电器件的地端。

在有些实施例中，控制板还包括上述任一实施例中的抗干扰电路。

在其中一个实施例中，用电器件为触摸屏。供电器件的电源输出端输出第一电压，第一电压与触摸屏的工作电压加上单向导通模块的导通电压所得到的电压之和匹配。可以理解有些控制板输出的电压是与触摸屏的额定电压匹配的，例如触摸屏的额定电压为5V则供电器件的电源输出端输出5V电压。但是，由于本实施例中的抗干扰电路增加了单向导通模块，单向导通模块上会产生导通压降，所以可能导致触摸屏所获得的电源信号的电压低于额定电压。因此，需要控制板提升电源输出端的输出电压，以使第一电压与触摸屏的工作电压加上单向导通模块的导通电压所得到的电压之和匹配。即例如单向导通模块为硅二极管，且分别设置在差模滤波模块的第一输入端和第二输入端。硅二极管的导通电压为0.5V，若设置了两个硅二极管，则第一电压应为2*0.5+5＝6V。触摸屏对电源信号中的电磁干扰十分敏感，使用本实施例中的抗干扰电路，可以防止电磁干扰进入触摸屏，从而避免触摸屏的误触发或实际触模时功能异常。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征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描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种抗干扰电路，其特征在于，包括：

差模滤波模块，第一输入端用于连接供电器件的电源输出端，第二输入端用于连接所述供电器件的地端，第一输出端用于输出经过差模滤波的电源信号，第二输出端用于接地；

单向导通模块，包括正向串接在所述电源输出端和所述差模滤波模块的第一输入端之间，和/或，正向串接在所述差模滤波模块的第二输入端和所述供电器件的地端之间；

共模滤波模块，第一输入端连接所述差模滤波模块的第一输出端，第二输入端连接所述差模滤波模块的第二输出端，第一输出端连接用电器件的电源输入端，第二输出端连接用电器件的地端。

2.根据权利要求1所述的抗干扰电路，其特征在于，所述用电器件和所述供电器件包括一一对应的信号端，所述抗干扰电路还包括分压模块，所述分压模块的数量与所述信号端的数量相同，所述分压模块串接在所述用电器件和所述供电器件一组对应的信号端之间。

3.根据权利要求1所述的抗干扰电路，其特征在于，所述用电器件和所述供电器件包括一一对应的信号端，所述抗干扰电路还包括第一信号滤波模块和第二信号滤波模块，所述第一信号滤波模块和所述第二信号滤波模块的数量均与所述信号端的数量相同；

所述第一信号滤波模块的第一端用于连接所述供电器件一组对应的信号端，所述第一信号滤波模块的第二端用于连接所述供电器件的地端；

所述第二信号滤波模块的第一端用于连接所述用电器件一组对应的信号端，所述第二信号滤波模块的第二端用于连接所述用电器件的地端。

4.根据权利要求1所述的抗干扰电路，其特征在于，所述差模滤波模块包括LC滤波电路。

5.根据权利要求4所述的抗干扰电路，其特征在于，所述LC滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容以及第二电容；

所述第一电感连接在所述差模滤波模块的第一输入端和第一输出端之间；

所述第二电感连接在所述差模滤波模块的第二输入端和第二输出端之间

所述第一电容和所述第二电容并联在所述差模滤波模块的第一输出端和第二输出端之间。

6.根据权利要求1所述的抗干扰电路，其特征在于，所述共模滤波模块包括共模电感，所述共模电感包括第一绕组和第二绕组；

所述第一绕组串联在所述共模滤波模块的第一输入端和所述共模滤波模块的第一输出端之间；

所述第二绕组串联在所述共模滤波模块的第二输入端和所述共模滤波模块的第二输出端之间。

7.根据权利要求6所述的抗干扰电路，其特征在于，所述共模滤波模块还包括第三电容和第四电容；

所述第三电容和所述第四电容并联在所述用电器件的电源输入端和所述用电器件的地端之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的抗干扰电路，其特征在于，所述单向导通模块包括二极管。

9.一种控制板，其特征在于，包括供电器件和如权利要求1-8任一项所述的抗干扰电路。

10.根据权利要求9所述的控制板，其特征在于，所述用电器件为触摸屏；

所述供电器件的电源输出端输出第一电压，所述第一电压与所述触摸屏的工作电压加上所述单向导通模块的导通电压所得到的电压之和匹配。

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