电磁干扰抑制装置、开关电源以及照明灯具的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种电磁干扰抑制装置，其包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，其还包括：共模信号抑制模块，其包括：共模扼流线圈、第一安规电容、第二安规电容以及第三安规电容；共模扼流线圈的第一输入端和第二输入端分别连接电磁干扰抑制装置的第一输入端、第二输入端；差模信号抑制模块，其包括：第一差模扼流线圈、第二差模扼流线圈、第四安规电容、第五安规电容以及第六安规电容；第一差模扼流线圈的输出端连接电磁干扰抑制装置的第一输出端；第二差模扼流线圈的输出端连接电磁干扰抑制装置的第二输出端。本发明还提出一种开关电源以及照明灯具。本发明在低成本、体积小的情况下有效地抑制电磁干扰。
【专利说明】电磁干扰抑制装置、开关电源以及照明灯具
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种电磁干扰抑制装置、开关电源以及照明灯具。
【背景技术】
[0002]随着现代电子技术和功率器件的发展，开关电源以其体积小，重量轻，高性能，高可靠性等特点被广泛应用于计算机及外围设备通信、自动控制、家用电器等领域，为人们的生产生活和社会的建设提供了很大帮助。但是，随着现代电子技术的快速发展，电子电气设备的广泛应用，处于同一工作环境的各种电子、电气设备的距离越来越近，电子电路工作的外部环境进一步恶化。
[0003]由于开关电源工作在高频开关状态，内部会产生很高的电流、电压变化率，导致开关电源产生较强的电磁干扰。同样地，照明灯具也存在着电磁干扰。
[0004]电磁干扰信号不仅对电网造成污染，还直接影响到其他用电设备甚至电源本身的正常工作，而且作为辐射干扰闯入空间，造成电磁污染，制约着人们的生产和生活。
[0005]市场上电磁干扰抑制的方法很多，常用的方法将整个电路屏蔽起来，这样就存在屏蔽电路的材料成本贵，体积大等缺点。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种电磁干扰抑制装置、开关电源以及照明灯具，能够解决抑制电磁干扰使用的材料成本高、体积大的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提出一种电磁干扰抑制装置，其包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，电磁干扰抑制装置的第一输入端和第二输入端连接电源，其还包括:共模信号抑制模块，其包括:共模扼流线圈，其包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，共模扼流线圈的第一输入端连接电磁干扰抑制装置的第一输入端，共模扼流线圈的第二输入端连接电磁干扰抑制装置的第二输入端；第一安规电容，第一安规电容连接在共模扼流线圈的第一输入端和第二输入端之间；第二安规电容，第二安规电容连接在共模扼流线圈的第一输出端与地之间；以及第三安规电容，第三安规电容连接在共模扼流线圈的第二输出端与地之间；以及差模信号抑制模块，其包括:第一差模扼流线圈，第一差模扼流线圈的输入端连接共模扼流线圈的第一输出端，第一差模扼流线圈的输出端连接电磁干扰抑制装置的第一输出端；以及第二差模扼流线圈，第二差模扼流线圈的输入端连接共模扼流线圈的第二输出端，第二差模扼流线圈的输出端连接电磁干扰抑制装置的第二输出端；第四安规电容，第四安规电容连接在第一差模扼流线圈的输入端以及第二差模扼流线圈的输入端之间；第五安规电容，第五安规电容连接在电磁干扰抑制装置的第一输出端与地之间；以及第六安规电容，第六安规电容连接在电磁干扰抑制装置的第二输出端与地之间。[0008]优选地，第一安规电容以及第四安规电容是UF级，第二安规电容、第三安规电容、第五安规电容以及第六安规电容是nF级。
[0009]本发明还提出一种开关电源，包括如上所述的电磁干扰抑制装置。
[0010]本发明还提出一种照明灯具，包括:灯管、启动模块、驱动模块以及如上所述的电磁干扰抑制装置，电磁干扰抑制装置连接启动模块，启动模块连接驱动模块，驱动模块连接灯管。
[0011]优选地，驱动模块包括第一开关管、第一电感、第一电阻、第二电阻、第二开关管、第三电阻、第四电阻、第二电感、共模电感、第三电感、第一电容、第二电容以及第三电容，灯管包括第一端、第二端、第三端以及第四端；第一开关管的输入端连接电磁干扰抑制装置的第一输出端，第一开关管的控制端连接第一电阻后连接第一电感的一端，第一开关管的输出端连接第二电阻后连接第一电感的另一端，第一开关管的输入端依次连接第一电容以及第二电容后接地，第一电容以及第二电容的连接处连接灯管的第四端，第三电容连接灯管的第二端和第三端；第二开关管的输入端连接第一电感的另一端，第二开关管的输入端依次连接第三电感以及共模电感后连接灯管的第一端，第二开关管的控制端依次连接第三电阻以及第二电感后接地，第二开关管的输出端连接第四电阻后接地。
[0012]优选地，第一开关管以及第二开关管均为三极管。
[0013]优选地，第一开关管以及第二开关管均为MOS管。
[0014]优选地，启动模块包括第五电阻、双向可控硅以及第四电容，第五电阻与第四电容串联在电磁干扰抑制装置的第一输出端以及第二输出端之间，双向可控硅的一端连接第五电阻以及第四电容的连接处，双向可控硅的另一端连接驱动模块。
[0015]与现有技术相比，本发明的电磁干扰抑制装置、开关电源以及照明灯具，通过安规电容、共模扼流线圈以及差模扼流线圈的配合，能够有效地抑制电磁干扰，降低了成本低，并且体积小，使用起来更方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的照明灯具的电路图。
[0017]附图标记说明如下:电磁干扰抑制装置I 共模信号抑制模块11 共模扼流线圈L3第一安规电容CXl第二安规电容CX2第三安规电容CX3差模信号抑制模块12第一差模扼流线圈LI第二差模扼流线圈L2第四安规电容CX4第五安规电容CX5第六安规电容CX6 ;启动模块2第一二极管Dl第二二极管D2第三二极管D3第五电阻R5第六电阻R6双向可控娃DB第四电容C4第五电容C5;驱动模块3第一开关管Ql第一电感NI第一电阻Rl第二电阻R2第二开关管Q2第三电阻R3第四电阻R4第二电感N2共模电感L第三电感N3第一电容Cl第二电容C2第三电容C3灯管4。
【具体实施方式】
[0018]为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
[0019]请参阅图1，本发明的电磁干扰抑制装置I包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端。电磁干扰抑制装置I的第一输入端和第二输入端连接电源。
[0020]电磁干扰抑制装置I包括:共模信号抑制模块11以及差模信号抑制模块12。
[0021]共模信号抑制模块11包括:共模扼流线圈L3、第一安规电容CX1、第二安规电容CX2以及第三安规电容CX3。共模扼流线圈L3包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，共模扼流线圈L3的第一输入端连接电磁干扰抑制装置I的第一输入端，共模扼流线圈L3的第二输入端连接电磁干扰抑制装置I的第二输入端。第一安规电容CXl连接在共模扼流线圈L3的第一输入端和第二输入端之间。第二安规电容CX2连接在共模扼流线圈L3的第一输出端与地之间。第三安规电容CX3连接在共模扼流线圈L3的第二输出端与地之间。
[0022]差模信号抑制模块12包括:第一差模扼流线圈L1、第二差模扼流线圈L2、第四安规电容CX4、第五安规电容CX5以及第六安规电容CX6。第一差模扼流线圈LI的输入端连接共模扼流线圈L3的第一输出端，第一差模扼流线圈LI的输出端连接电磁干扰抑制装置I的第一输出端。第二差模扼流线圈L2的输入端连接共模扼流线圈L3的第二输出端，第二差模扼流线圈L2的输出端连接电磁干扰抑制装置I的第二输出端。第四安规电容CX4连接在第一差模扼流线圈LI的输入端以及第二差模扼流线圈L2的输入端之间。第五安规电容CX5连接在电磁干扰抑制装置I的第一输出端与地之间。第六安规电容CX6连接在电磁干扰抑制装置I的第二输出端与地之间。
[0023]本实施例中，第一安规电容CXl以及第四安规电容CX4是UF级，第二安规电容CX2、第三安规电容CX3、第五安规电容CX5以及第六安规电容CX6是nF级。
[0024]共模扼流线圈L3、第一差模扼流线圈LI以及第二差模扼流线圈L2的材质矽钢片的薄厚都是有一定的要求的，矽钢片越薄产生的涡流越小，损耗就越小。
[0025]本发明还提出一种开关电源，包括上述的电磁干扰抑制装置I。
[0026]请继续参阅图1，本发明还提供一种照明灯具，包括:上述的电磁干扰抑制装置1、启动模块2、驱动模块3以及灯管4。电磁干扰抑制装置I连接启动模块2，启动模块2连接驱动模块3，驱动模块3连接灯管4。
[0027]启动模块2包括第五电阻R5、第六电阻R6、双向可控硅DB、第四电容C4、第五电容C5、第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3。第五电阻R5与第四电容C4串联在电磁干扰抑制装置I的第一输出端以及第二输出端之间，双向可控娃DB的一端连接第五电阻R5以及第四电容C4的连接处，双向可控硅DB的另一端连接第二开关管Q2。第一二极管Dl的阳极连接第五电阻R5以及第四电容C4的连接处。电磁干扰抑制装置I的第一输出端以及第一二极管Dl的阴极之间并联有第六电阻R6、第五电容C5以及第二二极管D2，电磁干扰抑制装置I的第二输出端以及第一二极管Dl的阴极之间连接有第三二极管D3。通过该启动模块2，能够使得第二开关管Q2导通，从而启动电路。
[0028]驱动模块3包括第一开关管Ql、第一电感N1、第一电阻R1、第二电阻R2、第二开关管Q2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电感N2、共模电感L、第三电感N3、第一电容Cl、第二电容C2以及第三电容C3。灯管4包括第一端、第二端、第三端以及第四端。
[0029]第一开关管Ql的输入端连接电磁干扰抑制装置I的第一输出端，第一开关管Ql的控制端连接第一电阻Rl后连接第一电感NI的一端，第一开关管Ql的输出端连接第二电阻R2后连接第一电感NI的另一端,第一开关管Ql的输入端依次连接第一电容Cl以及第二电容C2后接地，第一电容Cl以及第二电容C2的连接处连接灯管4的第四端。第三电容C3连接灯管4的第二端和第三端。第二开关管Q2的输入端连接第一电感NI的另一端，第二开关管Q2的输入端依次连接第三电感N3以及共模电感L后连接灯管4的第一端，第二开关管Q2的控制端依次连接第三电阻R3以及第二电感N2后接地，第二开关管Q2的输出端连接第四电阻R4。第三电容C3连接灯管4的第二端和第三端。灯管4的第四端连接所述第一电容Cl和第二电容C2的连接处。本实施例中，灯管4的管脚O为第二端，灯管4的管脚I为第一端，灯管4的管脚3为第三端，灯管4的管脚4为第四端。通过该驱动模块3，能够产生正弦波点亮灯管4。
[0030]本实施例中，第一开关管Ql以及第二开关管Q2均为三极管。在其它实施例中，第一开关管Ql以及第二开关管Q2可以为MOS管。
[0031]下面结合图1来详细说明本发明的电磁干扰抑制装置的工作原理。
[0032]第一安规电容CXl以及第四安规电容CX4可以有效的减小高频脉冲对后续电路的影响，用于抑制电路中的差模信号。第二安规电容CX2、第三安规电容CX3、第五安规电容CX5以及第六安规电容CX6可以为高频信号提供最快捷的回路通道，降低高频信号给电路带来的影响，能够抑制电路中的共模信号。
[0033]共模扼流线圈L3的工作原理是是利用其信号电流或电源电流在两个绕组中流过时方向相反，产生的磁通量相互抵消，扼流圈呈现低阻抗，当共模噪声电流(包括地环路引起的骚扰电流，也处称作纵向电流)流经两个绕组时方向相同，产生的磁通量同向相加，扼流圈呈现高阻抗，这样就有效的抑制共模信号。
[0034]第一差模扼流线圈LI以及第二差模扼流线圈L2都是低通电感元器件，对高频呈现高阻状态，低频则通过，可以减少开关电源内部的差模干扰信号，又能大大衰减设备本身工作时产生的电磁干扰信号传向电网。
[0035]下面再结合图1来详细说明本发明的照明灯具的工作原理。
[0036]首先，启动电路。该照明灯具连接交流电源，经过电磁干扰抑制装置I滤除干扰信号后，再通过第五电阻R5、第四电容C4组成的积分电路对第四电容C4进行充电，当第四电容C4上的电压达到双向可控娃DB的导通电压时，双向可控娃DB导通。双向可控娃DB导通后，因为第一开关管Ql和第二开关管Q2的开关频率高，第四电容C4充电不充分，在上面的电压是一些幅度很小的锯齿波，达不到双向可控硅DB的导通电压，因此电路一旦启动，双向可控娃DB就不再导通。
[0037]然后，电路起振。双向可控硅DB导通电流直接进入第二开关管Q2的基极，驱动第二开关管Q2导通，第二开关管Q2导通后，从图中可以看到，电流的流经路径为:VC正极一第一电容Cl —灯丝一第三电容C3—灯丝一共模电感L—第三电感N3—第二开关管Q2的集电极一第四电阻R4—地。
[0038]电路起振后，驱动模块3经过下面4个状态:
(I)第二开关管Q2导通，第一开关管Ql截止，流过第三电感N3的电流使第三电感N3产生一个阻止此电流增加的感应电动势，第三电感N3的极性为同名端为正。第三电感N3耦合到第一电感NI，第二电感N2，因此，第一电感NI，第二电感N2的同名端感应电动势为正。第一电感NI上的感应电动势减小第一开关管Ql的基极电压,使第一开关管Ql保持截止。第二电感N2上的感应电动势使第二开关管Q2的基极电压增大，第二开关管Q2的基极电流增大，则第二开关管Q2的集电极电流增大，第三电感N3上的感应电动势加强，第一电感NI，第二电感N2上的感应电动势加强，形成正反馈使第二开关管Q2逐渐饱和。
[0039]第二开关管Q2的集电极电流不断的增大，使磁芯磁导率达到最大，磁导率开始下降，第二开关管Q2的集电极电流继续增大使磁导率急剧下降。第一电感NI，第二电感N2，第三电感N3上的感应电动势急剧下降。第二电感N2感应电动势的下降使第二开关管Q2的基极电压下降，集电极电流开始下降，第三电感N3产生感应电动势阻止此电流减小，极性为同名端为负，第三电感N3的感应电动势耦合到第一电感NI，第二电感N2，同名端为负，第二开关管Q2的基极电压下降，第一开关管Ql的电压上升。第二开关管Q2急剧趋于截止，第一开关管Ql趋于导通。
[0040](2)当第一开关管Ql将要导通，第二开关管Q2已经截止时，(流过第三电感N3的电流)灯丝电流不能通过第二开关管Q2，此时续流电容第五电容C5发挥作用，该电流对第五电容C5反向充电，保持灯丝电流的连续流通。
[0041](3)第一开关管Ql导通，第二开关管Q2截止，此时电流路径为:VC正极一第一开关管Ql —第二电阻R2 —第三电感N3 —共模电感L —灯丝一第三电容C3 —灯丝一第二电容C2 —地。
[0042]由于正反馈作用使第一开关管Ql饱和，第一开关管Ql的发射极电流增大，流过第三电感N3的电流增大,使磁芯磁导率达到最大。而第一开关管Ql发射极电流继续增大，使磁导率急剧下降，第一电感NI，第二电感N2，第三电感N3上的感应电动势下降，第一开关管Ql的基极电压下降，第一开关管Ql发射极电流下降，第三电感N3产生感应电动势阻止此电流下降，第三电感N3的感应电动势方向又变为同名端为正。通过正反馈第一电感NI上的感应电动势增加使第一开关管Ql的基极电压急剧下降，第二电感N2上的感应电动势增加使第二开关管Q2的基极电压急剧增加。第一开关管Ql趋于截止，第二开关管Q2趋于导通。
[0043](4)当第一开关管Ql截止，第二开关管Q2将要导通时，灯丝电流不能流过第一开关管Ql，此时灯丝电流仍由第五电容C5续流，保持灯丝电流连续。
[0044]第一开关管Ql截止，第二开关管Q2导通，电路又重复经过(I) (2) (3) (4)状态，如此循环，电路进入振荡状态。
[0045]电路进入振荡状态后，在第一开关管Ql的发射极和第二开关管Q2的集电极之间产生方波，第一开关管Ql饱和时，第二开关管Q2截止时，形成方波上沿，幅度为:[VC-(第一开关管Ql的饱和管压降+第二电阻R2上的压降)];第一开关管Ql截止，第二开关管Q2饱和时，形成方波下沿，幅度为:[第二开关管Q2的饱和管压降+第四电阻R4上的压降]。又第一电容Cl、第二电容C2组成无源半桥中点的电压为VC/2。所以可以将该方波看作是交变方波，方波上沿为:[VC/2-(第一开关管Ql的饱和管压降+第二电阻R2上压降)，方波下沿为:[(第二开关管Q2的饱和管压降+第四电阻R4上压降)-VC/2]，此方波电压经过共模电感L，第三电容C3的串联作用滤波，其波形接近正弦波，因为频率接近串联谐振频率，在第三电容C3上产生很高的启动电压，使灯点亮。点亮后灯管4可以视作等效电阻。灯管4等效电阻是由灯管4电压和灯管4电流决定的。
[0046]与现有技术相比，本发明的电磁干扰抑制装置、照明灯具以及电磁干扰抑制装置的设计方法，通过安规电容、共模扼流线圈以及差模扼流线圈的配合，能够有效地抑制电磁干扰，降低了成本低，并且体积小，使用起来更方便。
[0047]以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围。凡运用本发明说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种电磁干扰抑制装置,其特征在于，其包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，所述电磁干扰抑制装置的第一输入端和第二输入端连接电源，其还包括: 共模信号抑制模块，其包括: 共模扼流线圈，其包括第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端，所述共模扼流线圈的第一输入端连接所述电磁干扰抑制装置的第一输入端，所述共模扼流线圈的第二输入端连接所述电磁干扰抑制装置的第二输入端； 第一安规电容，所述第一安规电容连接在所述共模扼流线圈的第一输入端和第二输入端之间； 第二安规电容，所述第二安规电容连接在所述共模扼流线圈的第一输出端与地之间；以及 第三安规电容，所述第三安规电容连接在所述共模扼流线圈的第二输出端与地之间；以及 差模信号抑制模块，其包括: 第一差模扼流线圈，所述第一差模扼流线圈的输入端连接所述共模扼流线圈的第一输出端，所述第一差模扼流线圈的输出端连接所述电磁干扰抑制装置的第一输出端； 第二差模扼流线圈，所述第二差模扼流线圈的输入端连接所述共模扼流线圈的第二输出端，所述第二差模扼流线圈的输出端连接所述电磁干扰抑制装置的第二输出端； 第四安规电容，所述第四安规电容连接在所述第一差模扼流线圈的输入端以及第二差模扼流线圈的输入端之间； 第五安规电容，所述第五安规电容连接在所述电磁干扰抑制装置的第一输出端与地之间；以及 第六安规电容，所述第六安规电容连接在所述电磁干扰抑制装置的第二输出端与地之间。
2.如权利要求1所述的电磁干扰抑制装置，其特征在于，所述第一安规电容以及第四安规电容是μF级，所述第二安规电容、第三安规电容、第五安规电容以及第六安规电容是nF级。
3.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求1至2任意一项所述电磁干扰抑制装置。
4.一种照明灯具，其特征在于，包括:灯管、启动模块、驱动模块以及如权利要求1至2任意一项所述的电磁干扰抑制装置，所述电磁干扰抑制装置连接所述启动模块，所述启动模块连接所述驱动模块，所述驱动模块连接所述灯管。
5.如权利要求4所述的照明灯具，其特征在于，所述驱动模块包括第一开关管、第一电感、第一电阻、第二电阻、第二开关管、第三电阻、第四电阻、第二电感、共模电感、第三电感、第一电容、第二电容以及第三电容，所述灯管包括第一端、第二端、第三端以及第四端； 所述第一开关管的输入端连接所述电磁干扰抑制装置的第一输出端，所述第一开关管的控制端连接所述第一电阻后连接所述第一电感的一端，所述第一开关管的输出端连接所述第二电阻后连接所述第一电感的另一端，所述第一开关管的输入端依次连接所述第一电容以及第二电容后接地，所述第一电容以及第二电容的连接处连接所述灯管的第四端，所述第三电容连接所述灯管的第二端和第三端； 所述第二开关管的输入端连接所述第一电感的另一端，所述第二开关管的输入端依次连接所述第三电感以及共模电感后连接所述灯管的第一端，所述第二开关管的控制端依次连接所述第三电阻以及第二电感后接地，所述第二开关管的输出端连接所述第四电阻后接地。
6.如权利要求5所述的照明灯具，其特征在于，所述第一开关管以及第二开关管均为三极管。
7.如权利要求5所述的照明灯具，其特征在于，所述第一开关管以及第二开关管均为MOS 管。
8.如权利要求4所述的照明灯具，其特征在于，所述启动模块包括第五电阻、双向可控硅以及第四电容，所述第五电阻与第四电容串联在所述电磁干扰抑制装置的第一输出端以及第二输出端之间，所述双向可控硅的一端连接所述第五电阻以及所述第四电容的连接处，所述双向可控硅的 另一端连接所述驱动模块。
【文档编号】H02M1/44GK104022638SQ201310066592
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年3月1日 优先权日:2013年3月1日
【发明者】周明杰, 徐亮亮 申请人:深圳市海洋王照明工程有限公司, 海洋王照明科技股份有限公司