共模滤波电容结构、PCB板及其布线方法与流程

共模滤波电容结构、pcb板及其布线方法
技术领域
1.本发明涉及pcb板技术领域，尤其涉及一种共模滤波电容结构、pcb板及其布线方法。


背景技术：

2.滤波电路作为抑制电磁干扰的重要手段，是电路设计中不可或缺的一部分。传统的滤波电路多以共模扼流圈搭配传统的电容，用于对电磁干扰进行衰减和旁路。但是，传统的电容多为立式电容，而共模扼流圈周围又存在大量的漏磁通，导致传统的电容容易与共模扼流圈产生近场耦合，从而降低滤波电路的滤波性能。


技术实现要素：

3.本发明提供一种共模滤波电容结构、pcb板及其布线方法，可以避免电容与共模扼流圈产生近场耦合，提高了滤波性能。
4.第一方面，本发明提供了一种共模滤波电容结构、pcb板及其布线方法，所述共模滤波电容结构包括相背设置的电路层和接地层；所述电路层上设有电源火线和电源零线，并沿所述电源火线设有至少一个第一覆铜，以及沿所述电源零线设有至少一个第二覆铜；所述接地层上相对所述第一覆铜和所述第二覆铜处设有第三覆铜；其中，所述第一覆铜和所述第三覆铜作为第一共模滤波电容的两个极板并以所述pcb板的板材作为填充介质形成所述第一共模滤波电容，所述第二覆铜和所述第三覆铜作为第二共模滤波电容的两个极板并以所述pcb板的板材作为填充介质形成所述第二共模滤波电容。
5.进一步地，所述第一覆铜设于所述电源火线上，所述第二覆铜设于所述电源零线上。
6.进一步地，所述第一覆铜设于所述电路层上且平行于所述电源火线设置，所述第二覆铜设于所述电路层上且平行于所述电源零线设置；所述第一覆铜通过跳线与所述电源火线连接，所述第二覆铜通过所述跳线与所述电源零线连接。
7.进一步地，包括多个所述第一覆铜和多个所述第二覆铜；多个所述第一覆铜依次设于所述电路层上且均与所述电源火线平行，多个所述第二覆铜依次设于所述电路层上且均与所述电源零线平行；其中，每个所述第一覆铜与所述第三覆铜形成一个所述第一共模滤波电容，每个所述第二覆铜与所述第三覆铜形成一个所述第二共模滤波电容。
8.进一步地，所述接地层上还设有地线，所述地线分别与所述电源火线以及所述电源零线连接，其中，所述第三覆铜设于所述地线之上。
9.第二方面，本发明还提供一种pcb板，其包括上述任一项所述的共模滤波电容结构。
10.进一步地，所述滤波器包括共模扼流圈以及所述共模滤波电容结构中的第一共模滤波电容和第二共模滤波电容；所述共模扼流圈的第一绕组的一端与所述共模滤波电容结构中的电源火线连接，其另一端与所述第一共模滤波电容连接，所述共模扼流圈的第二绕
组的一端与所述共模滤波电容结构中的电源零线连接，其另一端与所述第二共模滤波电容连接，所述第一共模滤波电容和所述第二共模滤波电容还与干扰源连接。
11.进一步地，还包括第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容设于所述pcb板上，且所述第一电容的一端与地线连接，其另一端与所述电源火线连接，所述第二电容的一端与所述地线连接，其另一端与所述电源零线连接。
12.进一步地，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均分别与所述电源火线和所述电源地线连接。
13.第三方面，本发明还提供一种pcb板布线方法，其应用于上述任一项所述的pcb板上，所述pcb布线方法包括：
14.在pcb板的同一层电路板上设有电源火线和电源零线，并且沿所述电源火线和所述电源零线分别设有第一覆铜和第二覆铜，其中，所述第一覆铜和所述第二覆铜的参数相同；
15.在所述pcb板上与所述电源火线和所述电源零线不同层的电路板上设有第三覆铜板；
16.将设有所述第一覆铜和所述第二覆铜的电路板与所述设有第三覆铜板的电路板叠层设置，并以所述电路板的板材作为填充介质；
17.将所述第一覆铜板和所述第三覆铜板作为第一共模滤波电容的两个极板以形成所述第一共模滤波电容，以及将所述第二覆铜板和所述第三覆铜板作为第二共模滤波电容的两个极板以形成所述第二共模滤波电容。
18.本发明所提供的共模滤波电容结构、pcb板及其布线方法，通过在电路层上设有电源火线和电源零线，以及沿电源火线和电源零线设有第一覆铜和第二覆铜，并且在接地层上设有第三覆铜，将第一覆铜和第三覆铜以及第二覆铜和第三覆铜分别作为第一共模滤波电容的两个极板和第二共模滤波电容的两个极板，并且以电路板的板材为填充材质从而形成第一共模滤波电容和第二共模滤波电容，而所形成的第一共模滤波电容和第二共模滤波电容为平行板电容器，不会与共模扼流圈产生近场耦合，从而避免了近场耦合的产生，提高了滤波性能。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
20.图1为本发明第一实施例提供的共模滤波电容结构的结构示意图；
21.图2为本发明第二实施例提供的共模滤波电容结构的结构示意图；
22.图3为本发明第一实施例提供的pcb板的结构示意图；
23.图4为本发明第二实施例提供的pcb板的结构示意图；
24.图5为本发明一实施例提供的pcb板布线方法的流程示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
27.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
28.参见图1至图2，图1为本发明第一实施例提供的共模滤波电容结构的结构示意图；图2为本发明第二实施例提供的共模滤波电容结构的结构示意图；如图1所示，本发明提供的共模滤波电容结构包括相背设置的电路层10和接地层20；所述电路层10上设有电源火线l和电源零线n，并沿所述电源火线l设有至少一个第一覆铜s1，以及沿所述电源零线n设有至少一个第二覆铜s2；所述接地层20上相对所述第一覆铜s1和所述第二覆铜s2处设有第三覆铜s3；其中，所述第一覆铜s1和所述第三覆铜s3作为第一共模滤波电容c1的两个极板并以所述pcb板的板材作为填充介质形成所述第一共模滤波电容c1，所述第二覆铜s2和所述第三覆铜s3作为第二共模滤波电容c2的两个极板并以所述pcb板的板材作为填充介质形成所述第二共模滤波电容c2。
29.具体地，对于单层电路板来说，即只包括一层电路层10和一层接地层20的电路板，可以将电路层10设置为顶层，将接地层20设置为底层，或者将电路层10设置为底层，将接地层20设置为顶层，且电路层10与接地层20叠层设置。在电路层10上布有电源火线l和电源零线n，并且沿着电源火线l和电源零线n设置有第一覆铜s1和第二覆铜s2，如图1所示，第一覆铜s1可以设置在电路层10上设有电源火线l的位置处，同时，在接地层20上与第一覆铜s1相对应的位置处设有第三覆铜s3，同时，可以将地线pe设置在接地层20上，使得电源火线l与地线pe在pcb板内的不同层间布线。第一覆铜s1的面积可根据需求进行扩大，其大小与所形成的第一共模滤波电容c1的容值相关。通过将第一覆铜s1和第三覆铜s3作为第一共模滤波电容c1的两个极板，以pcb板的板材作为第一覆铜s1和第三覆铜s3之间的填充介质，从而形成第一共模滤波电容c1，所形成的第一共模滤波电容c1为平行板电容，第二共模滤波电容c2的形成原理与第一共模滤波电容c1的形成原理相同，在这里不再展开描述。第一共模滤波电容c1和第二共模滤波电容c2作为平行板电容，可以将电源火线l和电源零线n上的共模干扰旁路到地线pe上。
30.当pcb板为多层板时，即包括多个叠层设置的电路层10和接地层20，则可以通过在不同的电路层10设置电源火线l和电源零线n以及第一覆铜s1和第二覆铜s2，从而改变第一共模滤波电容c1和第二共模滤波电容c2的容值。
31.作为进一步的实施例，所述第一覆铜s1设于所述电源火线l上，所述第二覆铜s2设于所述电源零线n上。
32.其中，可以将第一覆铜s1设置在电源火线l上，将第二覆铜s2设置在电源零线n上，
如图1所示，通过改变第一覆铜s1的面积和第二覆铜s2的面积调整所形成的第一共模滤波电容c1和第二共模滤波电容c2的容值，需要注意的是，第一覆铜s1和第二覆铜s2的面积相同。
33.作为进一步的实施例，所述第一覆铜s1设于所述电路层10上且平行于所述电源火线l设置，所述第二覆铜s2设于所述电路层10上且平行于所述电源零线n设置；所述第一覆铜s1通过跳线与所述电源火线l连接，所述第二覆铜s2通过所述跳线与所述电源零线n连接。
34.其中，如图2所示，在电源火线l平行位置处设有第一覆铜s1，在电源零线n平行位置处设有第二覆铜s2，第一覆铜s1通过跳线与电源火线l连接，第二覆铜s2通过跳线与电源零线n连接，第一覆铜s1与第三覆铜s3形成第一共模滤波电容c1的原理以及第二覆铜s2与第三覆铜s3形成第二共模滤波电容c2的原理参照前文描述。当不需要第一共模滤波电容c1和/或不需要第二共模滤波电容c2时，可以将第一覆铜s1与电源火线l之间的跳线和/或第二覆铜s2与电源火线l之间的跳线断开，实现灵活接入第一共模滤波电容c1和第二共模滤波电容c2。
35.作为进一步的实施例，包括多个所述第一覆铜s1和多个所述第二覆铜s2；多个所述第一覆铜s1依次设于所述电路层10上且均与所述电源火线l平行，多个所述第二覆铜s2依次设于所述电路层10上且均与所述电源零线n平行；其中，每个所述第一覆铜s1与所述第三覆铜s3形成一个所述第一共模滤波电容c1，每个所述第二覆铜s2与所述第三覆铜s3形成一个所述第二共模滤波电容c2。
36.其中，可以设置多个第一覆铜s1和多个第二覆铜s2以调整第一共模滤波电容c1和第二共模滤波电容c2的数量以满足不同的滤波电路的需求，需要注意的是，第一覆铜s1的数量与第二覆铜s2的数量需相同。当pcb板为多层板时，可同样在不同层的电路层10上设有类似结构。
37.作为进一步的实施例，所述接地层20上还设有地线pe，所述地线pe分别与所述电源火线l以及所述电源零线n连接，其中，所述第三覆铜s3设于所述地线pe之上。
38.其中，当只需要对差模干扰进行消除时，可以不将第三覆铜s3与地线pe连接，当需要对共模干扰进行消除时，可以将第三覆铜s3设置在地线pe之上。
39.如图3至图4所示，图3为本发明第一实施例提供的pcb板的结构示意图；
40.图4为本发明第二实施例提供的pcb板的结构示意图，如图3所示，本发明还公开了一种pcb板，其包括上述任一项所述的共模滤波电容结构。
41.作为进一步的实施例，还包括滤波器30，所述滤波器30包括共模扼流圈l以及所述共模滤波电容结构中的第一共模滤波电容c1和第二共模滤波电容c2；所述共模扼流圈l的第一绕组的一端与所述共模滤波电容结构中的电源火线l连接，其另一端与所述第一共模滤波电容c1连接，所述共模扼流圈l的第二绕组的一端与所述共模滤波电容结构中的电源零线n连接，其另一端与所述第二共模滤波电容c2连接，所述第一共模滤波电容c1和所述第二共模滤波电容c2还与干扰源a连接。
42.其中，如图3所示，第一覆铜s1和第三覆铜s3形成第一共模滤波电容c1的原理与第二覆铜s2和第三覆铜s3形成共模滤波电容的原理与前文相同。共模扼流圈l与第一共模滤波电容c1和第二共模滤波电容c2构成滤波器30，第一共模滤波电容c1与第二共模滤波电容
c2作为平行板电容，相较于传统的电容来说，减小了寄生电容参数，且避免了与共模扼流圈l的近场耦合，可以将高频共模干扰旁路到地线pe上。如图4所示，若pcb板所处的控制器本身带有较大的散热器，可用散热器代替接地层20上的覆铜，则滤波器30可以将高频共模干扰旁路至散热器上，为控制器的功率器件与散热器之间的寄生电容产生的干扰提供回路。
43.作为进一步的实施例，还包括第一电容y1和第二电容y2，所述第一电容y1和所述第二电容y2设于所述pcb板上，且所述第一电容y1的一端与地线pe连接，其另一端与所述电源火线l连接，所述第二电容y2的一端与所述地线pe连接，其另一端与所述电源零线n连接。
44.作为进一步的实施例，还包括第三电容x1和第四电容x4，所述第三电容x1和所述第四电容x4均分别与所述电源火线l和所述电源地线pe连接。
45.其中，第一电容y1和第二电容y2为y电容(陶瓷电容)用于消除共模干扰，其通常为大容量电容，第三电容x1和第四电容x4为x电容(金属薄膜电容)用于消除差模干扰。如图3所示，电流环路下方的第三覆铜s3会减小由干扰源a通过电源火线l和电源零线n与第三电容x1所形成的高频差模电流环路所产生的磁场辐射，减少与pcb板内元器件的近场耦合，以及pcb板的磁场辐射，其中，干扰源a可以是pfc电路或者dc-dc等电路。需要注意的是，还可以通过设置一块与pcb板相同大小的金属板，并且将接地层20紧贴于金属板设置，通过金属板来代替第三覆铜s3，同样可以形成共模滤波电容结构。
46.请参阅图5，图5是本发明实施例提供的pcb板布线方法的流程示意图，本发明实施例的pcb板布线方法可应用于上述任一项所述的pcb板上，如图5所示，该控制方法包括步骤s110～s140。
47.s110，在pcb板的同一层电路板上设有电源火线和电源零线，并且沿所述电源火线和所述电源零线分别设有第一覆铜和第二覆铜，其中，所述第一覆铜和所述第二覆铜的参数相同。
48.在本发明实施例中，先在pcb板的同一层电路板上设有电源火线和电源零线，即电源火线和电源零线需要设置在同一层电路板上，并且沿着电源火线和电源零线设置有第一覆铜和第二覆铜，其中，第一覆铜可以设置在电源火线上，也可以与电源火线平行设置，当第一覆铜与电源火线平行设置时，可以通过跳线与电源火线连接，第二覆铜同理。
49.s120，在所述pcb板上与所述电源火线和所述电源零线不同层的电路板上设有第三覆铜板。
50.在本发明实施例中，在另外一层电路板上设有第三覆铜，该第三覆铜可以与地线连接，也可以不与地线连接，取决于是否需要消除共模干扰。
51.s130，将设有所述第一覆铜和所述第二覆铜的电路板与所述设有第三覆铜板的电路板叠层设置，并以所述电路板的板材作为填充介质。
52.在本发明实施例中，设有第一覆铜板和第二覆铜板的电路板可以是电路层，设有第三覆铜板的电路板可以是接地层，在电路层与接地层之间以pcb板的板材为填充材质。
53.s140，将所述第一覆铜板和所述第三覆铜板作为第一共模滤波电容的两个极板以形成所述第一共模滤波电容，以及将所述第二覆铜板和所述第三覆铜板作为第二共模滤波电容的两个极板以形成所述第二共模滤波电容。
54.在本发明实施例中，当有多个第一覆铜板和多个第二覆铜板时，可以形成多个第一共模滤波电容和多个第二共模滤波电容，可以通过调整第一覆铜板和第二覆铜板的面积
调整相对应的电容的容值。
55.本发明通过在pcb板的同层电路板设有电源火线和电源零线，以及沿着电源火线和电源零线设有第一覆铜板和第二覆铜板，在另外一层电路板上设有第三覆铜板，并以pcb板的板材为填充介质，从而形成第一共模滤波电容和第二共模滤波电容，而第一共模滤波电容和第二共模滤波电容作为平行板电容，不会与共模扼流圈产生近场耦合，从而不会降低滤波电路或者滤波器的滤波性能。
56.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。