EMC滤波电路和电磁炉的制作方法

本实用新型涉及电路结构技术领域，尤其涉及一种电磁兼容性EMC滤波电路和电磁炉。

背景技术：

电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。随着国内标准的发展和要求，电磁炉产品的电磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility，简称EMC)必须符合EMC的国家标准。

目前，为了通过EMC的国家标准，现有电磁炉中通常通过在电源线上套设磁环来实现，该磁环是一块环状的导磁体。在实际应用中，通过人工将电源线绕在磁环上，利用磁环吸收磁性的特性来抑制电子电路的高频噪声。一般情况下，磁环上绕的电源线匝数越多，对电子电路中高频噪声的抑制效果越好，也即，通过人工调整磁环上的电源线匝数能够在一定程度上抑制电源的电磁干扰，使得电磁炉产品的EMC满足国家标准。

然而，在上述现有电磁炉中，需要人工将电源线绕置在磁环上，费时费力，机械化程度低，抑制电磁炉中电磁干扰的效果差。

技术实现要素：

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本实用新型提供一种EMC滤波电路和电磁炉，利用第一滤波单元和共模电感有效抑制了电子设备中的电磁干扰，机械化程度高，抑制电磁干扰的效果好。

本实用新型第一方面提供一种电磁兼容性EMC滤波电路，包括：相互连接的第一滤波单元和共模电感，所述第一滤波单元的输入端与交流电源连接，所述共模电感的输出端与交直流转换单元连接；

所述第一滤波单元用于滤除电子设备中的干扰信号，所述共模电感用于滤除所述电子设备中的共模干扰信号。

本实用新型提供的EMC滤波电路，将相互连接的第一滤波单元和共模电感连接在交流电源与交直流转换单元之间，利用第一滤波单元和共模电感组成的EMC滤波电路来滤除电子设备中的电磁干扰，不需要磁环等自制件，提高了EMC滤波电路的机械化程度，抑制电磁干扰的效果好。

在本实用新型的一实施例中，所述共模电感的磁芯由非晶磁性材料制成。由于非晶磁性材料的磁导率极高，因此，由非晶磁性材料制成的共模电感能够对高频段的共模干扰信号有很好的滤除作用，其能够有效消除电子设备中由于共模干扰信号产生的电磁干扰。

在本实用新型的另一实施例中，所述共模电感的磁芯由纳米晶材料制成。

由纳米晶材料制成的共模电感，其磁导率也很高，也能够对高频段的共模干扰信号有很好的滤除作用，抑制电磁干扰的效果好。

在本实用新型的上述实施例中，所述共模电感的磁导率大于80000亨利/米。

在本实用新型的再一实施例中，所述EMC滤波电路还包括：第二滤波单元；

所述第一滤波单元的输出端与所述共模电感的输入端连接；

所述第二滤波单元的输入端与所述共模电感的输出端连接。

通过将第二滤波单元连接在第一滤波单元和共模电感之间，也即，第一滤波单元的输出端与共模电感的输入端连接，第二滤波单元的输入端与共模电感的输出端连接，第一滤波单元、第二滤波单元和共模电感的位置关系能够更有效的滤除电子设备中的共模干扰信号和差模干扰信号，电磁干扰的抑制效果更突出，抑制效果更好。

在本实用新型的上述实施例中，所述第二滤波单元和所述第一滤波单元均包括：至少1个差模电感，和/或，至少1个差模电容。

第一滤波单元和第二滤波单元采用至少1个差模电感，和/或，至少1个差模电容来实现，能够最大限度的滤除电子设备中存在的差模干扰信号，降低电磁干扰的影响。

在本实用新型的上述实施例中，所述差模电感连接在所述交流电源的火线或零线上。

在本实用新型的上述实施例中，所述差模电容的一端连接在所述交流电源的火线上，且所述差模电容的另一端连接在所述交流电源的零线上。

本实用新型利用差模电感具有的高频率高阻抗的特性，差模电容高频率低阻抗的特性，分别将差模电感连接在交流电源的火线或零线上，将差模电容连接在交流电源的火线与零线之间，保证了在高频率段能够有效降低电子设备的电磁干扰。

本实用新型另一方面提供一种电磁炉，包括如上任意所述的EMC滤波电路。

本实用新型的构造以及它的其他实用新型目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的EMC滤波电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的EMC滤波电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例三提供的EMC滤波电路结构示意图。

附图标记：

10：EMC滤波电路； 11：第一滤波单元； 12：共模电感；

21：交流电源； 22：交直流转换单元； 13：第二滤波单元；

C1：差模电容； C2：差模电容； L1：差模电感；

L：火线； N：零线。

具体实施方式

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的EMC滤波电路结构示意图。如图1所示，本实施例提供的EMC滤波电路10，包括：相互连接的第一滤波单元11和共模电感12，该第一滤波单元11的输入端与交流电源21连接，该共模电感12的输出端与交直流转换单元22连接。

其中，该第一滤波单元11用于滤除电子设备中的干扰信号，该共模电感12用于滤除电子设备中的共模干扰信号。

具体的，由于电子设备的线路板上混合安装有多种由不同元器件组成的高频电路、数字电路和模拟电路等，这些电路工作时会产生大量高频电磁波互相干扰，也即电磁干扰(Electromagnetic Interference，简称EMI)。若EMI通过线路板布线或外接电源线向外发射时，会造成电磁辐射污染，不但会影响其他电子设备的正常工作，还会对用户的人身安全造成危害。

对于电源线来说，电源线上的干扰主要包括共模干扰和差模干扰。共模干扰是由于导线上会感应出相对于大地等幅同相的感应电压，例如，电磁场随电源线的耦合均为共模干扰。差模干扰是指电源线中火线和零线所感应的干扰幅度大体相等，但相位差为180度，差模干扰主要来源于电源线上连接的其他设备。本实用新型实施例中所述的降低电磁干扰就是滤除电子设备中的共模干扰和差模干扰。

本实用新型实施例提供的EMC滤波电路10应用在电子设备中，主要用于滤除电子设备产生的高频电磁波，降低电子设备向外发射的电磁干扰，使其满足EMC的国家标准。

在本实施例中，EMC滤波电路10中的第一滤波单元11可选用差模电感或/和差模电容实现，其能够抑制电子设备中产生的差模干扰信号，降低电磁干扰的水平。当第一滤波单元11中选用共模电感或共模电容实现时，其也能够抑制电子设备中的共模干扰信号，降低电磁干扰的水平。在本实施中，主要是利用第一滤波单元11来滤除电子设备中的干扰信号，该干扰信号既可包括差模干扰信号，还可包括共模干扰信号，本实施例并不对其进行限定。EMC滤波电路10中的共模电感12其磁导率必须满足一定的标准，共模电感12的磁导率越高，其对共模电流的衰减效果越明显，进而对电子设备中高频电磁波的滤除效果越明显。

值得说明的是，本实施例中第一滤波单元11和共模电感12的位置顺序可以互换，也即，可以将共模电感12的输入端与交流电源21连接，共模电感12的输出端与第一滤波单元11的输入端连接，而第一滤波单元11的输出端与交直流转换单元22连接，相应的，该EMC滤波电路10先滤除电子设备中的共模干扰信号，再滤除电子设备中的干扰信号，该干扰信号既包括差模干扰信号，又包括共模电感12未滤除干净的共模干扰信号。也就是说，本实施例并不对第一滤波单元11和共模电感12的位置顺序进行限定，只要是能够滤除或抑制电磁干扰的设置顺序均可以被采用，相应的，也属于本实用新型的保护范围。

本实用新型实施例提供的EMC滤波电路，通过将第一滤波单元的输入端与交流电源连接，第一滤波单元的输出端与共模电感的输入端连接，共模电感的输出端与交直流转换单元连接，利用第一滤波单元滤除电子设备中的干扰信号、共模电感滤除电子设备中的共模干扰信号，有效抑制了电子设备中的电磁干扰，而且，本技术方案中不需要磁环等需要人工操作的器件，解决了现有技术中需要人工将电源线绕置在磁环上带来的机械化程度低、电磁干扰抑制效果差的问题。

在本实用新型另一实施例提供的EMC滤波电路中，共模电感12的磁芯由非晶磁性材料制成。

非晶材料的特点是结构内部原子处于无规则状态，没有晶体周期性的固体材料。一般情况下，非晶材料大体分为非晶磁性材料和非晶半导体材料。由于非晶磁性材料缺乏晶体材料所具有的磁各向异性，因此，非晶材料的导磁率高，损耗小，电阻率高。

作为一种示例，本实施例中的共模电感12，其磁芯由非晶磁性材料制成，因此，该共模电感12相对于铁氧体材质磁芯制成的共模电感，具有更高的磁导率，能够对高频段的共模干扰信号有更好的滤除作用，进而可有效消除电子设备中由于共模干扰信号产生的电磁干扰。

在本实用新型再一实施例提供的EMC滤波电路中，共模电感12的磁芯由纳米晶材料制成。

具体的，本实用新型实施例中的共模电感12，其磁芯可选由纳米晶材料制成，纳米晶磁芯具有比铁氧体材质大很多的饱和磁感应强度。纳米晶材料是具有高导磁率、高直流偏磁稳定性、高温度稳定性、宽频率适应性、低功耗、低成本的软磁材料，主要应用于大功率、高频率、小型化、高转换率的开关电源变压器和扼流圈中。采用纳米晶磁芯制成的共模电感12的工作原理为共模电感12通过感应加热的原理吸收电源线中的共模电流，并转换成热量散发掉，从而大大降低了电子设备中存在的共模干扰信号。

因此，在本实施例中，采用非晶磁性材料磁芯制成的共模电感12，其磁导率也很高，也能够对高频段的共模干扰信号有很好的滤除作用，有效的消除了电子设备中由于共模干扰信号产生的电磁干扰。

在本实用新型一实施例提供的EMC滤波电路中，共模电感12的磁导率大于80000亨利/米。

在实际应用中，电磁炉等电器设备中的干扰源有开关电源和IGBT管等，一般情况下，开关电源等干扰源的频率在40～60kHz，电磁炉中IGBT的工作频率在20～40kHz。为了滤除频率信号对外部环境的影响，需要采用磁导率较高材料制成的共模电感才能有效抑制电磁炉中存在的共模干扰信号。而在本实用新型实施例中，共模电感12的磁导率在80000亨利/米(H/m)以上，磁导率极高，对高频段共模信号的滤除作用比较好，有效的降低了电子设备中的电磁干扰。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提供的EMC滤波电路结构示意图。本实用新型实施例是在上述实施例的基础上对EMC滤波电路的进一步说明。如图2所示，本实施例提供的EMC滤波电路10，还包括：第二滤波单元13。

其中，上述第一滤波单元11的输出端与共模电感12的输入端连接；该第二滤波单元13的输入端与共模电感12的输出端连接。

具体的，在本实施例中，EMC滤波电路10包括第一滤波单元11、共模电感12和第二滤波单元13，并且共模电感12连接在第一滤波单元11与第二滤波单元13之间。作为一种示例，当第一滤波单元11和第二滤波单元13均采用差模电容实现时，第一滤波单元11、共模电感12和第二滤波单元13形成了π型滤波电路，π型滤波电路可提供较大的直流电流，去除不需要的谐波，抑制电流发生瞬变，进而有效滤除电子设备中存在的共模干扰信号和差模干扰信号，降低了电子设备的电磁干扰。

本实用新型实施例提供的EMC滤波电路，除包括第一滤波单元和共模电感外，还包括第二滤波单元，并且第一滤波单元的输出端与共模电感的输入端连接，第二滤波单元的输入端与共模电感的输出端连接，第一滤波单元、第二滤波单元和共模电感的位置关系能够更有效的滤除电子设备中的共模干扰信号和差模干扰信号，电磁干扰的抑制效果更突出，抑制效果更好。

在本实用新型一实施例提供的EMC滤波电路中，上述第二滤波单元13和第一滤波单元11均包括：至少1个差模电感，和/或，至少1个差模电容。

也就是说，在本实用新型实施例提供的EMC滤波电路中，第二滤波单元13和第一滤波单元11的实现方式有多种。具体的，第二滤波单元13和第一滤波单元11可以采用单独的滤波器件实现，比如1个差模电感或1个差模电容，也可以采用两个以上滤波器件的组合网络实现，比如1个差模电感和1个差模电容、2个差模电感和/或2个差模电容等。对于每种实现方式的具体选用器件又有多种具体实现，本实用新型并不对第二滤波单元13和第一滤波单元11的每种具体实现方式进行限定，只要是通过各器件实现或组合实现的技术方案均属于本实用新型技术方案的保护范围。

具体来说，用于抑制差模干扰信号的滤波电感叫差模电感。差模电感与电感量和通过它的交流电频率有关，在交流电频率一定的情况下，电感量越大，对交流电的阻碍能力越大，电感量越小，其阻碍能力越小，在电感量一定的情况下，交流电的频率越高，电感对交流电的阻碍能力也越大，频率越低，电感对交流电的阻碍能力越小。也就是说，在电子设备中交流电频率一定的情况下，电感量越大的差模电感其抑制差模干扰信号的效果越好。

在实际应用中，差模电感是通过在磁环上绕线形成的，常见磁环的材料是铁氧体。然而，为了提高差模电感抑制差模干扰信号的效果，本实用新型实施例中的差模电感也可以采用非晶磁性材料或纳米晶材料制成。

类似的，用于抑制差模干扰的滤波电容叫差模电容。差模电容特性为低频率高阻抗或高频率低阻抗，因此，第一滤波单元11和第二滤波单元13利用差模电容高频时阻抗低的特性将差模干扰信号滤除掉。

实际应用中，常用的差模电容是金属化聚丙烯电容(Metalized Polypropylene Film Capacitor，简称MKP)。

在本实用新型一实施例提供的EMC滤波电路中，上述差模电感连接在交流电源21的火线或零线上。也即，差模电感连接在交流电源21的火线或零线所在的通路中。

对于差模电感，当交流电流过差模电感的线圈之后，线圈里面的磁通会大大增强，也即，差模电感利用线圈低频率低阻抗、高频率高阻抗的特性使其在高频时利用高阻抗的特性将差模干扰信号衰减掉。由于交流电流需要流经差模电感才能将差模干扰信号衰减掉，所以，在EMC滤波电路10中，差模电感应该连接在交流电源21的火线或零线所在的通路中。

在本实用新型上述实施例提供的EMC滤波电路中，差模电容的一端连接在交流电源21的火线上，且差模电容的另一端连接在交流电源21的零线上。也即，差模电容连接在交流电源21的火线和零线组成的通路中。

具体的，由上述分析可知，差模电容具有低频率高阻抗或高频率低阻抗的特性，因此，在高频率阶段，差模电容将利用阻抗低的特性将差模干扰信号滤除掉，此时，差模电容需要连接在交流电源的火线与零线之间，也即，差模电容的一端连接在交流电源21的火线上，且差模电容的另一端连接在交流电源21的零线上。

实施例三

图3为本实用新型实施例三提供的EMC滤波电路结构示意图。本实用新型实施例是在上述实施例的基础上对EMC滤波电路中第一滤波单元11和第二滤波单元13实现方式的进一步说明。

值得说明的是，本实用新型实施例以第一滤波单元11包括1个差模电容、第二滤波单元13包括1个差模电容和1个差模电感进行说明。具体的，如图3所示，第一滤波单元11包括差模电容C1，其一端连接在交流电源21的火线L上，另一端连接在交流电源21的零线N上；第二滤波单元13包括差模电容C2和差模电感L1，并且，差模电容C2的一端连接在交流电源21火线L延伸的电源线上，差模电容C2的另一端连接在交流电源21零线N延伸的电源线上，差模电感L1连接在交流电源21火线L延伸的电源线上。

本实用新型实施例以第一滤波单元11和第二滤波单元13的一种实现方式进行说明，对于其他的实现方式，本实用新型并不对其进行限定。

基于上述各实施例提供的EMC滤波电路10，本实用新型再一方面提供一种电磁炉，包括上述任意实施例中的EMC滤波电路10，其中EMC滤波电路10的具体结构、工作原理和有益效果，可参照上述任意实施例的详细描述，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。