专利名称：一种抗电磁干扰及保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁干扰(EMI)技术，特别涉及一种电路，具体是一种用于照明系统中的抗电磁干扰能力的电路。
背景技术：
所谓的电磁干扰，是因为设备、传输通道或系统性能下降的电磁现象所造成的电磁波。电磁干扰电磁污染和水污染，空气污染是被称为今天的人类社会的三大污染，受到国际社会日益关注的主要来源，逐步形成了标准和措施，其局限性造成的。EMI传递方式有电磁辐射和传导传递，辐射干扰磁场或电场耦合电磁波传播，进行通过电源线，信号线，地面和其他干扰产生或接收，有差模和共模两种类型。在两者之间的供电电压系统的干扰差模，干扰是从一个电源线，从另一端传回电源线的一端输出，幅度相同，相位相反。差模电流流过，在每个电源线的共模噪声与地面之间的电压幅值相等同的阶段，从共模干扰电流干扰源涌了分布在地面扩散电容，再经每一电源线返回，电源作为各种系统和设备的重要组成部分，既是干扰源，又是被干扰者，为了防止恶性循环，需抑制开关电源的干扰的同时增强自身的抗干扰能力，在低频无极灯照明系统中，整流器、功率开关管、续流二极管、变压器、耦合线圈等，这些都构成电磁干扰源，且无极灯本身就像一个环状天线一样往外辐射电磁波。( 1)输入整流电路的电磁干扰。在输入电路中，整流桥四个整流管只有在脉动电压超过输入滤波电容上的电压时才能导通，电流才从市电电源输入，并对滤波电容充电。所以，输入电路的电流是脉冲性质的，并且有着丰富的高次谐波电流，不仅使电路产生畸变功率，增加电路的无功功率，而且高频谐波会沿着传输线路产生传导干扰和辐射干扰，危害电网安全。(2)开关电路的干扰。在开关管导通、关断瞬间，其电流、电压瞬态急剧变化，电流、电压的上升沿、下降沿为高频分量极为丰富的脉冲波，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰，且开关管的工作频率很高，形成一个宽频带电磁干扰噪声源。(3)高频变压器的共模传导干扰。高频变压器是开关电网中实现能量储存、隔离、输出、电压变换的重要部件，它的漏电感和分布电容对电路的电磁兼容性能带来严重的影响。共模干扰是一种相对大地的干扰，所以不会在变压器“电生磁和磁生电”中传递，而是通过变压器绕组间的藕荷电容来传递。变压器初级线圈，开关管和滤波电容构成的高频开关电流环路可能会产生较大的空间辐射，形成辐射干扰。整个系统的噪声干扰主要是在IOKHz 30MHz之间，大致分为三个频段(1) IOKHz-0. 5MHz 以差模干扰为主；(2)0. 5MHz—5MHz 差模、共模干扰并存；(3) 5MHz — 30MHz 以共模干扰为主。[0014]可见，共模干扰占的频谱较宽，是电源的主要干扰，在设计滤波器时应重点考虑对共模干扰的抑制。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，设计出合理的吸收缓冲电路，将电磁干扰降低到最小的程度。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种抗电磁干扰及保护器，包括保险丝和热敏电阻其特征在于，还包括由两个电容C1、C2组成的差模滤波电容，两个电容C3、C4组成的共模滤波电容，一个共模扼流圈Tl， 一个差模扼流圈T2和电阻Rl、R2组成的泄放电阻；所述电容Cl两端并联接于共模扼流圈 Tl的一端，共模扼流圈Tl的另一端与所述电容C2并联联接；所述电阻R1、R2串联后与电容 C2、差模扼流圈T2的一端并联；所述电容C3、C4并联后与差模扼流圈T2的另一端相联接， 并作为输出的两端；火线1通过所述保险丝与电容Cl的一端相连接，火线3通过热敏电阻 NTC与电容Cl的另一端相连接，电容C3与电容C4的连接处引出连接线与零线2相连接。作为可选方案，所述电容C1、C2取电容为I泸、耐压为400V的陶瓷电容，电容C3、 C4取电容为3300pF、耐压为400V的陶瓷电容，电阻Rl、R2都取500 KO的电阻，共模扼流圈Tl电感值取2mH，差模扼流圈T2电感值取100 H，所述扼流圈Tl、T2采用软磁铁氧体作为磁芯材料。作为可选方案，所述软磁铁氧体可采用MnSi或者NiSi。本实用新型的优点在于通过设计出合理的吸收缓冲电路，并计算及选取合适的器件构造的滤波器对传导干扰的抑制具有较好的效果，将电磁干扰降低到最小的程度。
图1为EMI滤波器电路的电路图；图2为传导干扰测试图；图3为使用滤波器后传导干扰测试图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本实用新型作进一步说明电路设计EMI滤波器主要由电感和电容组成，常用的滤波器有C型(纯电容)，L型(一个电感，一个电容)，T型(两只电感，一个电容)，Λ型(一个电感，两只电容)等。一般来讲，滤波器越简单，其滤波效果就会越差，所以要从经济性、产品标准等方面综合考虑来选择合适的滤波器。本电路设计的80W无极灯电子镇流器电路中，采用π型滤波器为基础的复式混合型结构，如图1所示，Fl为保险丝，NTC热敏电阻Jl三相线,CpC2为差模滤波电容，(3丄4为共模滤波电容；T1为共模扼流圈，T2为差模扼流圈；电阻R1A2为泄放电阻，保证差模电容充分放电。CpCpT1对共模干扰信号呈现高阻抗，而对差模信号和电源电流呈现低阻抗，这样就保证了对电源电流的衰减甚微，同时抑制了电流噪声；同理，1~2、(3、(；对差模干扰信号
4起衰减作用。由此可见，EMI滤波器实际上是一种低通滤波器，其中，电感对射频起阻流作用，小电容对射频近似于短路，迫使干扰源产生的干扰信号沿干扰源进入的方向反射回去， 有效抑制干扰信号的影响，同时对电子镇流器自身产生的电磁干扰也起衰减作用，保证电网不受污染，起到双向隔离的作用。元器件的选择在研究无极灯电子镇流器的电磁干扰时，由于镇流器工作于高频状态下，使用的元器件都不是理想的元件，它们的高频寄生参数对干扰的影响很大，因此要充分考虑各个元器件的寄生参数，使EMI滤波器搭配效果最佳。(1)电容的选择差模电容器可用来滤除高频差模信号，因此差模电容器要具备较高的高频特性。 实际电容器的高频等效模型由电容、等效串联电阻(ESR)和等效串联电咸(ESL)构成的网络。电感分量是由引线和电容结构共同决定的，电阻是介质材料本身所固有的，电感分量是影响电容频率特性的主要指标。电容的谐振频率f由C和ESL共同决定若电容值或等效串联电感值越大，谐振频率就会越低，电容的高频滤波效果就会越差，电磁兼容设计用的电容要求谐振频量高，这样才能在较量宽得频域范围内起到有效的滤波作用。等效串联电感除了与电容器的种类有关，电容的引线长度也是一个重要参数， 引线越长，则ESL越大。因此，提高谐振频率得方法有两个一是缩短引线的长度；另一个是选用电感值较小的种类，陶瓷电容由于自谐振频率比较高，因而是最理想的一种电容。差模电容器一般取值在1 μΡ 5 μ "之间；此外，电容器上除额定电压外，还会叠加上电源线之间存在的各种干扰源的峰值电压，因此差模电容需通过1分钟1500V DC 1700V DC耐压测试，防止被击穿；电容器两端必须并联泄放电阻，使电容充分放电，防止电源线拔插时电插头长时间带电。共模电容器属于安全电容，其容量不能大，一般取值在 2200pF 4700pF之间，并且要求耐压很高，否则，设备将会漏电。因此，本电路设计中差模电容Cl、C2取1 |iF、400V的陶瓷电容；共模电容取 3300pF、400V的陶瓷电容；泄放电阻为两个500 Κ 电阻串联。(2)电感的选择EMI滤波器中的电感有差模电感和共模电感两种，由于带有磁芯的电感的性能较好，所以一般选用环形磁芯的电感器，即共模扼流圈和差模扼流圈。共模扼流圈上的两组线圈，绕向相反匝数相同，当有共模干扰信号流过时，两组线圈在磁环里感应产生的磁通方向相同，产生叠加，从而使得磁通量迅速上升，因为铁氧体的导磁率很高，可以获得很大的电感量，对共模干扰起到抑制的作用。由于差模干扰信号在共模扼流圈内的磁通方向相反，相互抵消，因此共模扼流圈对差模干扰没有抑制的作用。差模扼流圈的组成和共模扼流圈一样，只是两个线圈的匝数和绕向均相同，当差模干扰信号流过差模扼流圈时，两组线圈在环形磁芯里产生方向相同的磁通量，因为差模干扰在两组线圈上幅值相等相位相反，所以产
5生的磁通互相叠加，产生了很大的电感，因此对差模干扰起到抑制的作用。实际上，共模扼流圈的两组线圈无法做到完全的对称，于是便产生了漏电感，这是有利的，小的漏电感可以起到抑制差模干扰的作用，相当于一个小的差模电感。于是很多人利用共模电感的漏电感抑制差模干扰，以此取代单独的差模电感，或减小差模电感的电感量，节省了一定的空间和开销。实际电感的高频等效电路，除了电感参数以外，还有寄生电容和寄生电阻，其中寄生电容对电感的频率特性影响最大。在实际应用中电感工作频率范围扩大电感谐振频率的频率范围内，关键是降低寄生电容。寄生电容和圈数，芯材，围绕规律和其他因素，线圈，电感等尽可能绕组的电感线圈时，单层，以及输入和输出，线匝数重要的是在线圈绕组的核心部分，使每个小电容，总电容是由两个串联的寄生电容，总容量比每段的寄生容量小。电感器材料以及电感值的选取也要考虑很多因素。首先，磁芯材料频率范围宽，要保证最高频率在1GHz，即在很高的频率范围内有比较稳定的磁导率，因此可采用软磁铁氧体作为磁芯材料，一般常用的铁氧体有MnSi和MSi两种。电感量的估算要考虑阻抗和频率，共模扼流圈电感值取2 mH，差模扼流圈电感值取100 μΗ。本文设计的低频无极灯电子镇流器，在未接入EMI滤波电路时，利用EMC300A辐射传导干扰测试仪进行检测，测试结果如图2所示，横坐标为频率范围，纵坐标为噪声增益，红色、蓝色直线为规定的噪声峰值与平均值增益标准线，被测产品的噪声增益不可超过指定的标准。由图可看出，未有EMI滤波电路的情况下，噪声增益超标较严重，主要集中在 0. 06MHz IMHz频段范围内，即工作频点和谐波点上；IMHz以上干扰信号幅度较低。在电子镇流器中接入EMI滤波电路后，重新测试，结果如图3所示，在测试的所有频段范围内，得到的噪声频增益有所降低，基本满足要求，说明通过计算选取合适的器件构造的滤波器对传导干扰的抑制具有较好的效果。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种抗电磁干扰及保护器，包括保险丝和热敏电阻其特征在于，还包括由两个电容 Cl、C2组成的差模滤波电容，两个电容C3、C4组成的共模滤波电容，一个共模扼流圈Tl，一个差模扼流圈T2和电阻Rl、R2组成的泄放电阻；所述电容Cl两端并联接于共模扼流圈Tl的一端，共模扼流圈Tl的另一端与所述电容 C2并联联接；所述电阻R1、R2串联后与电容C2、差模扼流圈T2的一端并联；所述电容C3、C4并联后与差模扼流圈T2的另一端相联接，并作为输出的两端； 火线1通过所述保险丝与电容Cl的一端相连接，火线3通过热敏电阻NTC与电容Cl 的另一端相连接，电容C3与电容C4的连接处引出连接线与零线2相连接。
2.根据权利要求1所述的一种抗电磁干扰及保护器，其特征在于所述电容C1、C2取电容为1沖、耐压为400V的陶瓷电容，电容C3、C4取电容为3300pF、耐压为400V的陶瓷电容，电阻R1、R2都取500 ΚΩ的电阻，共模扼流圈Tl电感值取2mH，差模扼流圈T2电感值取 100 μ H，所述扼流圈Tl、Τ2采用软磁铁氧体作为磁芯材料。
3.根据权利要求广2任意一项所述的一种抗电磁干扰及保护器，其特征在于所述软磁铁氧体采用MnSi或者NiSi。
专利摘要本实用新型公开了一种用于照明系统中的抗电磁干扰能力的电路，通过设计出合理的吸收缓冲电路，并计算及选取合适的器件构造的滤波器，对传导干扰的抑制具有较好的效果，将电磁干扰降低到最小的程度。
文档编号H05B41/14GK202077249SQ201120071990
公开日2011年12月14日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者张海斌, 徐志望, 王亮, 郑梁 申请人:杭州电子科技大学