一种高压电源的emc防护和滤波装置及方法_2

文档序号:9379430阅读:来源:国知局
B3。
[0043] 可选地,该第一差模电感LDMl、第二差模电感LDM2、第三差模电感LDM3和第四差 模电感LDM4电感量的取值范围为18uH~390uH,其中,该第一差模电感LDMl和第二差模电 感LDM2电感量取值相同,该第三差模电感LDM3和第四差模电感LDM4电感量的取值相同, 该第一差模电感LDMl的电感量取值不小于该第三差模电感的电感量。
[0044] 可选地,该共模电感LCM电感量的取值范围为330uH~27mH。
[0045] 可选地,该第一磁珠 FBI、第二磁珠 FB2、第三磁珠 FB3的取值范围为5Ω~ 100 Ω /IOOMHz ;该第二X电容C2和该第三X电容C3的取值范围为0.1 uF~3. 9uF。
[0046] 在本发明实施例中,该第一磁珠 FBI、第二磁珠 FB2和第三磁珠 FB3的取值可以相 同。
[0047] 可选地,该装置还包括:
[0048] 第三防护模块,用于滤波输入电路中的差模干扰和共模干扰后输出至该第一防护 模块;
[0049] 该第三防护模块包括压敏电阻Ml、第三Y电容CY3和第四Y电容CY4 ;
[0050] 其中,该压敏电阻Ml并联在电源的L线和N线之间,该压敏电阻Ml位于该第三Y 电容CY3和第四Y电容CY4的前级;该第三Y电容CY3和该第四Y电容CY4的一端分别连 接该压敏电阻Ml的两端,另一端分别连接大地。
[0051] 可选地,该装置还包括:
[0052] 低通滤波模块,用于滤波该干扰噪声滤波模块输出干扰中波纹噪声;
[0053] 该低通波纹模块包括第五差模电感LDM5、电容组和瞬态抑制TVS管,该电容组包 括至少一个电容;
[0054] 其中,该第五差模电感LDM5的一端串接该第二磁珠 FB2,另一端分别连接该电容 组和该瞬态抑制TVS管。
[0055] 可选地,该共模滤波模块还包括第二过压保护元件M2和第三过压保护元件M3 ;其 中,该第二过压保护元件M2并联在该共模电感LCM的一个绕组两端,该第三过压保护元件 M3并联在该共模电感LCM的另一绕组两端。
[0056] 在本发明实施例中,该过压保护元件可以为压敏电阻,可以为放电管,也可以为其 他钳位限压保护元件,本发明实施例不作具体限定。
[0057] 本发明实施例提供的装置,通过在工业以太网交换机供电电源入口共模电感前后 端增加双线差模电感、X电容、Y电容,分别在共模电感两端等效组成双T型滤波器,提高共 模电感的阻尼因数,进一步遵循先防护后滤波的原则,在电源转换模块直流输出端增加 T 型滤波器和η型滤波器的组合滤波,减小直流输出的高频噪声和尖峰干扰,使得工业以太 网交换机的交流供电入口在有高级别EMC干扰时,设备收发数据零丢包,有效地提高了设 备的可靠性。
[0058] 图2是本发明实施例提供的高压电源的EMC防护和滤波装置的结构示意图。参见 图2,该装置包括:第三防护模块16、第一防护模块11、共模防护模块12、第二防护模块13、 电源转换模块14、干扰噪声滤波模块15、低通滤波模块17。
[0059] 该第三防护模块16用于滤波输入电路中的差模干扰和共模干扰后输出;该第三 防护模块16与该第一防护模块11连接,该第一防护模块11用于对输入电路中的干扰进行 阻尼滤波后输出;该第一防护模块11与该共模滤波模块12连接,该共模滤波模块12用于 滤波该第一防护模块输出的干扰中的共模干扰;该共模滤波模块12与该第二防护模块13 连接,该第二防护模块13用于滤波该共模滤波模块输出的干扰中差模干扰进行阻尼滤波, 对该第二干扰中共模干扰进行泄放;该第二防护模块13与该电源转换模块14连接该电源 转换模块14用于将该第二防护输出的交流电转换为直流电;该电源转换模块14与该干扰 噪声滤波模块15连接,该干扰噪声滤波模块15用于吸收滤波该电源模块输出的直流电中 的尖峰干扰噪声;该干扰噪声滤波模块15与该低通滤波模块17连接,该低通滤波模块17 用于滤波该干扰噪声滤波模块15输出干扰中波纹噪声。
[0060] 该第三防护模块16包括压敏电阻Ml、第三Y电容CY3和第四Y电容CY4 ;其中,该 压敏电阻Ml并联在电源的L线和N线之间,该压敏电阻Ml位于该第三Y电容CY3和第四 Y电容CY4的前级;该第三Y电容CYl和该第四Y电容CY4的一端分别连接该压敏电阻Ml 的两端,另一端分别连接大地。
[0061] 在本发明实施例中,当干扰输入时,第三Y电容CY3和第四Y电容CY4将共模干扰 泄放到大地,初步对电路中的干扰进行防护滤波。压敏电阻Ml可以钳位差模干扰,降低差 模干扰电压的峰值,减少对后级的干扰。
[0062] 该第一防护模块11包括第一差模电感LDMl、第二差模电感LDM2和第一 X电容Cl。 该第一差模电感LDMl串接在L线上,另一端与该该共模滤波模块12中共模电感LCM的绕 组连接,该第二差模电感LDM2串接在N线上,另一端与该共模电感LCM另一绕组连接;该第 一 X电容Cl位于该第一差模电感LDMl和该第二差模电感LDM2的后级,且位于该共模电感 LCM的前级,该第一电容Cl 一端与该共模电感LCM的绕组连接,另一端与该共模电感LCM另 一绕组连接。
[0063] 为了提高工业以太网交换机对EMC的高防护等级抗干扰能力,从原理上来讲必须 有效减少供电入口滤波器之后的干扰电压及干扰电流,也就是防止保护电路产生自激谐振 或提高谐振回路的阻尼系数。
[0064] 在本发明实施例中,该第一差模电感LDMl、第二差模电感LDM2和第一 X电容Cl、 第三差模电感LDM3、第四差模电感LDM4等效组成双T型滤波器,对进入的差模干扰进行抑 制电流尖波及滤波,使得共模电感LCM在干扰经过自身时不出现自激振荡,T型滤波器的优 点是两端都是高阻抗,其插入损耗性能和η型滤波器相似,但它不会出现"自激振荡"(谐 振或振铃)现象,不会出现电感瞬间接近饱和现象,提高了滤波回路的阻尼。
[0065] 该共模滤波模块12包括共模电感LCM、第二压敏电阻M2和第三压敏电阻M3。其 中,该共模电感LCM的一个绕组两端分别与该第一差模电感LCMl和第三差模电感LCM3串 接,该共模电感LCM的另一个绕组两端分别与该第二差模电感LCM2和该第四差模电感LCM4 串接;该第二压敏电阻M2并联在该共模电感LCM的一个绕组两端,该第三压敏电阻M3并联 在该共模电感LCM的另一绕组两端。
[0066] 在本发明实施例中,当干扰源电流进入该共模电感LCM的共模线圈时,两个线圈 产生的磁通是相同方向的,有相互加强作用,每一线圈共模阻抗提高,共模电流大大减弱, 实际减弱量取决于共模电感的阻抗,此时加入前后级的差模电感可以抑制电流上升率,提 高共模电感LCM的输入阻抗,减少共模电感LCM出现震荡的时间。
[0067] 该第二防护模块13包括第三差模电感LDM3、第四差模电感LDM4、第一 Y电容CYl 和第二Y电容CY2,该第三差模电感LDM3串接该共模电感LCM的一个绕组,另一端连接该第 一 Y电容CYl,该第四差模电感LDM4串接该共模电感LCM的另一个绕组,另一端连接该第二 Y电容CY2,该第一 Y电容CYl和第二Y电容CY2的另一端分别连接大地。
[0068] 在本发明实施例中,该第三差模电感LDM3和第四差模电感LDM4对进入的电流尖 波进行阻尼滤波,且该第一 Y电容CYl和第二Y电容CY2进行泄放,提高共模电感的阻抗, 以保证干扰电压被有效地钳位在电源输入允许的干扰范围内,使得EMC的组合滤波电路的 阻尼得到有效的提高。
[0069] 在本发明实施例中,第一差模电感LDMl、第二差模电感LDM2和第一 X电容Cl、第 三差模电感LDM3、第四差模电感LDM4等效组成双T型滤波器,位于该共模电感的前后端。 当干扰分别经过LDM1、LCM、LDM3、CY1和LDM2、LCM、LDM4、CY2时,由于差模电感有很好的抗 饱和特性,它在高峰值电流下不会立即饱和,在极短时间内有一定阻抗,这样可以抑制干扰 电流尖波。同时当干扰达到压敏电阻的动作电压时,并联在共模电感LCM两端的第二压敏 电阻M2和第三压敏电阻M3开始将存储在共模电感两端的残压泄放掉,使得共模电感LCM 在干扰经过自身时不出现自激振荡。
[0070] 需要说明的是,本发明实施例仅以该共模电感两端并联压敏电阻为例进行说明, 事实上,在本发明的另一实施例中,该共模电感两端也可以并联放电管,还可以并联其他的 钳位限压保护元件,本发明实施例不作具体限定。
[0071] 不同材料的磁芯,饱和特性不同,在本发明实施例中,该第一差模电感LDM1、第二 差模电感LDM2、第三差模电感LDM3和第四差模电感LDM4是由外表带氧化层的铁粉制成,由 于铁粉相互隔开,形成了大量分布的间隙,因此不易饱和。
[0072] 可选地,在本发明实施例中,差模电感之间的取值关系可以为:该第一差模电感 LDMl和该第二差模电感LDM2电感量取值相同,该第三差模电感LDM3和该第四差模电感 LDM4电感量的取值相同。因干扰是从输入端施加,第一差模电感LDM1、第二差模电感LDM2, 要有足够抑制电流尖波上升率的能力,才能达到实际需要的阻尼滤波效果。本发明实施例 中该第一差模电感LDMl的电感量取值不小于该第三差模电感的电感量。优选地,该第一差 模电感LDMl的电感量是该第三差模电感的电感量的1-2倍。
[0073] 实际中,差模电感要防止自身饱和,差模电感取值不适合太大,因为差模电感取值 偏大时,当干扰输入时会造成电感饱和,电感量减小,失去滤波和抑制电流上升率的作用, 因此,差模电感应该选用抑制电流上升率的电感铁芯,能够很好的抑制电流尖波输入共模 电感,确保共模电感在高峰值脉冲电流输入时不会出现自激震荡。
[0074] 可选地,在本发明实施例中,差模电感的电感量取值范围为18uH~390uH。具体涉 及
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