一种直流电源接入电路及电路板的制作方法

本实用新型涉及电路设计技术领域。本实用新型进一步涉及一种直流电源接入电路、电路板及设备。

背景技术：

nebs(networkequipment-buildingsystem)是电信运营商构建网络设备系统的一组设计标准。其中就包括gr-1089标准。它是贝尔实验室在20世纪70年代提出的，用于帮助电话设备制造商能够生产出符合运营商的构建需求，满足安装标准的设备。而现在则是一组规定电信环境中，电信级设备可操作性的规范或测试。

nebs要求，描述了典型电信设备的排列安放和设备所处的工作环境。设计的标准化有利于设备一次性装入安装环境，避免因不兼容问题而导致设计失败。因而可以减少研发费用，节约开发设计带来的成本。与此同时，能够提高客户的满意度。提升品牌的价值。

nebsgr-1089主要是关于电气安全及电磁兼容方面的要求。nebs一般来说是适用于成套设备。对于成套设备里的元器件，一般会采用其他相应的适用标准。

nebs的测试内容复杂并且要求严格，一般的电信设备若要满足其要求，必须加严设计，采取更多的防护措施，才能顺利通过测试。

电信设备多采用dc-48v供电，在gr-1089标准中，即对于dc供电电源做的比较明确的规格定义和要求。如果设备包含dc电源接口，则设备文档和安装说明书当中需要特别指明br(batteryreturn)输入端的类型。br输入端是否为dc-i(isolateddcreturn)类型或是dc-c(commondcreturn)类型，抑或是其中的任一类型。

dc电源输入端应包含：三个连接端子，-48v端子、br端子、安全地。如果dc电源宣称为dc-i电源，则应满足以下三个条件：

1、电源输入端子br与安全地之间的阻抗应大于等于100kohm；

2、电源输入端子br与安全地之间的抗电强度应大于等于500vdc，抗电强度是指电容器两个引出端之间连接起来的引出端与金属外壳之间所能承受的最大电压，有时又把抗电强度叫做绝缘耐压；

3、电源输入端子br与安全地之间的脉冲测试电压应大于等于1kv。

其中，电源输入端子br与安全地之间的脉冲测试电压波形采用iec61000-4-5中要求的1.2/50us开路电压波形。如图3所示的脉冲波，1.2/50us开路电压波形冲击波为：户外发生雷击时，户内走线线缆上产生的感应过电压的模拟波形，用于设备端口过电压耐受水平测试。冲击波用t1/t2来表示，t1表示波头时间(从10％峰值上升到90％峰值的时间)。t2表示半峰值时间，从波头始点到波尾降至50％峰值的时间。时间单位均为微秒。

由于最新版nebsgr-1089标准第七版版本中要求，dc-i电源必须满足规定的三项测试项目要求。而设备的电源接入电路在设计功能上多仅针对于emc噪声滤波、过电压、过电流防护等。针对于dc-i要求的测试项目，多数无法满足测试要求。在系统测试dc-i测试时，dc电源后端的系统设备遭受1.2/50us脉冲波的冲击，会导致电路板烧毁。

因此，需要提出一种解决上述问题的电源接入电路，以帮助设备顺利通过dc-i测试项目，进而确保在受到类似雷击等极端情况下保护设备端口及电源后端供电线路的安全。

技术实现要素：

一方面，本实用新型基于上述目的提出了一种直流电源接入电路，其中该电路包括：

电源输入第一端子、电源输入第二端子和安全地端子；

第一电容，第一电容的一端接安全地端子，第一电容的另一端接电源输入第一端子；

第二电容，第二电容的一端接安全地端子，第二电容的另一端接电源输入第二端子；和

第三电容，第三电容的一端接电源输入第一端子，第三电容的另一端接电源输入第二端子。

根据本实用新型的直流电源接入电路的实施例，其中第一电容和第二电容的焊盘之间的间隙大于第一击穿阈值。

根据本实用新型的直流电源接入电路的实施例，其中电路进一步包括：

过压防护二极管，过压防护二极管的正极接电源输入第二端子，过压防护二极管的负极接电源输入第一端子。

根据本实用新型的直流电源接入电路的实施例，其中第一电容、第二电容和第三电容的耐压强度大于耐压阈值。

根据本实用新型的直流电源接入电路的实施例，其中电路进一步包括：

磁珠，磁珠串联在电源输入第一端子与第一电容、第三电容之间。

根据本实用新型的直流电源接入电路的实施例，其中第一电容和第二电容的焊盘之间的间隙大于第二击穿阈值。

根据本实用新型的直流电源接入电路的实施例，其中电源输入第一端子接直流电源的正极，电源输入第二端子接直流电源的负极。

根据本实用新型的直流电源接入电路的实施例，其中电源输入第一端子接入测试脉冲波，电源输入第二端子悬空。

另一方面，本实用新型还提出了一种电路板，该电路板具有前述实施例任一项的直流电源接入电路。

此外，本实用新型进一步提出了一种设备，该设备具有前述实施例任一项的直流电源接入电路。

采用上述技术方案，本实用新型至少具有如下有益效果：在直流电源与系统的用电电路之间增加了本实用新型的实施例的直流电源接入电路，利用电容、磁珠等对直流电源中的高频率分量进行了过滤，避免了电磁辐射问题，防止了高压击穿的发生，更在进一步的实施例中考虑了电容焊盘间隙对电路的影响以增强电路的防击穿能力，以最低的设计及改造成本帮助设备顺利通过dc-i测试项目，进而确保在受到类似雷击等极端情况下保护设备端口及电源后端供电线路的安全。

本实用新型提供了实施例的各方面，不应当用于限制本实用新型的保护范围。根据在此描述的技术可设想到其它实施方式，这对于本领域普通技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本申请的范围内。

下面参考附图更详细地解释和描述了本实用新型的实施例，但它们不应理解为对于本实用新型的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对现有技术和实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在一些情况下比例可能已经被放大，以便强调和清楚地示出本文描述的新颖特征。另外，如本领域中已知的，结构、位置可以被不同地布置。

图1示出了根据本实用新型的直流电源接入电路的实施例的示意图；

图2示出了根据本实用新型的直流电源接入电路中的磁珠的实施例的示意图；

图3示出了iec61000-4-5中要求的1.2/50us开路电压波形图。

具体实施方式

虽然本实用新型可以以各种形式实施，但是在附图中示出并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，但应该理解的是，本公开将被认为是本实用新型的示例并不意图将本实用新型限制于所说明的具体实施例。

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的实施例提出了在直流电源与系统的用电电路之间增加直流电源接入电路。图1示出了根据本实用新型的直流电源接入电路100的实施例的示意图。在如图所示的实施例中，该电路包括：

电源输入第一端子10、电源输入第二端子11和安全地端子12；

第一电容20，第一电容20的一端接安全地端子12，第一电容20的另一端接电源输入第一端子10；

第二电容30，第二电容30的一端接安全地端子12，第二电容30的另一端接电源输入第二端子11；和

第三电容40，第三电容40的一端接电源输入第一端子10，第三电容40的另一端接电源输入第二端子11。

其中，第一电容20以图1所示的电容c14为例，一端连接于安全地端子12(图中1gnd)，另一端连接于电源输入第一端子10(电源输入端子br，图1中n48_rtn)。第一电容20起到的作用为emi滤波作用，即将直流电源中的高频率杂讯滤除到gnd，以此避免电磁辐射问题。第二电容30以图1所示的电容c15为例，一端连接于安全地端子12(图1中gnd)，另一端连接于电源输入第二端子11(图1中dc-48v电压输入端)。第二电容30同样起到emi滤波作用，即将直流电源中的高频率杂讯滤除到gnd，以此避免电磁辐射问题。第三电容40以图1所示的电容c22为例，一端连接于电源输入第一端子10(电源输入端子br，图1中n48_rtn)，另一端连接于电源输入第二端子11(图1中dc-48v电压输入端)。第三电容40同样起到emi滤波作用，即将dc-48v电压电源中的高频率杂讯滤除到电源输入第一端子10(电源输入端子br，图1中n48_rtn)，以此避免电磁辐射问题。

在本实用新型的直流电源接入电路100的一些实施例中，第一电容20和第二电容30的焊盘之间的间隙大于第一击穿阈值。间隙，即电气间隙是指，两导电部件之间在空气中的最短距离。电气间隙足够大，能够避免一定高电压对于空气击穿放电。通过测试验证，将1.2/50us脉冲波冲击波注入点对gnd的所有可能放电点之间，增大放电间隙距离，能避免空气击穿。nebs标准中要求，在进行dc-i测试1.2/50us脉冲波冲击试验时，1.2/50us脉冲波冲击波注入电路，首先会选择耦合路径特性阻抗最低的路径进行泄放，即第一电容20(电容c14)为受攻击最优路径。当第一电容20(电容c14)两个焊盘之间的间隙过小时，例如经测试，间隙距离小于70mil时(1mm＝40mil)，第一电容20(电容c14)会遭受击穿，并产生100a以上的漏电流。当第一电容20(电容c14)焊盘间隙增加到70mil以上时，第二优选路径会被选择。1.2/50us脉冲波冲击波会通过第二电容30(电容c15)流向安全地端子12(gnd)，造成第二电容30(电容c15)被击穿，漏电流100a以上。将第一电容20(电容c14)及第二电容30(电容c15)焊盘间隙调整为大于70mil，进行dc-i测试1.2/50us脉冲波冲击波测试时，不会产生击穿现象，漏电流为0a。因此，在优选实施例中，第一击穿阈值为70mil(1mm＝40mil)。

根据本实用新型的直流电源接入电路100的实施例，其中电路100进一步包括：过压防护二极管50，过压防护二极管50的正极接电源输入第二端子11，过压防护二极管50的负极接电源输入第一端子10。过压防护二极管50(以图1中d11为例)一端连接于电源输入第二端子11(图1中dc-48v电压输入端)，另一端连接于电源输入第一端子10(电源输入端子br，图中n48_rtn)之间，起到过压保护的作用。此外，测试时，当第一电容20(电容c14)焊盘间隙增加到70mil以上时，第二优选路径会被选择。1.2/50us脉冲波冲击波会反向击穿稳压二极管50(d11)，然后会通过第二电容30(电容c15)流向安全地端子12(gnd)。

在本实用新型的直流电源接入电路100的一些实施例中，第一电容20、第二电容30和第三电容40的耐压强度大于耐压阈值。优选地，耐压阈值至少为2000v。

在本实用新型的直流电源接入电路100的进一步实施例，其中电路100进一步包括：磁珠60，磁珠60串联在电源输入第一端子10与第一电容20、第三电容40之间。图2示出了根据本实用新型的直流电源接入电路中的磁珠的实施例的示意图。如图2所示磁珠60一端接电源输入第一端子10，另一端接电源后端供电线路，包括电源接入电路100的第一电容20、第三电容40等元件以及该电源接入电路100后的设备的用电电路部分。磁珠的主要原料为铁氧体。铁氧体是一种立方晶格结构的亚铁磁性材料。铁氧体材料为铁镁合金或铁镍合金，它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似，颜色为灰黑色。这种材料的特点是高频损耗非常大，具有很高的导磁率，它可以使电感的线圈绕组之间在高频高阻的情况下产生的电容最小。当导线穿过这种铁氧体磁芯时，所构成的电感阻抗在形式上是随着频率的升高而增加。在高频段，阻抗由电阻成分构成，随着频率升高，磁芯的磁导率降低，导致电感的电感量减小，感抗成分减小。但是，这时磁芯的损耗增加，电阻成分增加，导致总的阻抗增加，当高频信号通过铁氧体时，电磁干扰被吸收并转换成热能的形式耗散掉。铁氧体抑制元件广泛应用于印制电路板、电源线和数据线上。如在印制板的电源线入口端加上铁氧体抑制元件，就可以滤除高频干扰。铁氧体磁芯或磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频干扰和尖峰干扰，它也具有吸收静电放电脉冲干扰的能力。利用磁珠的高频特性，当干扰脉冲波通过磁珠时，干扰脉冲波的高频分量被吸收转换成热能进行耗散。干扰脉冲的能量随之减弱。通过磁珠的高频隔离作用，干扰波能量被衰减。

在本实用新型的直流电源接入电路100的一些实施例中，第一电容20和第二电容30的焊盘之间的间隙大于第二击穿阈值，该第二击穿阈值小于第一击穿阈值。由于串联了磁珠，通过磁珠的高频隔离作用，干扰波能量被衰减。对应的击穿距离减小，同样的电气间隙距离可以得到更可靠的保障。在测试时，1.2/50us的脉冲波由于上升沿时间为微秒级，上升沿时间陡峭。上升沿时间越陡峭，其所包含的高频分量越多。利用磁珠的高频特性，当干扰脉冲波通过磁珠时，干扰脉冲波的高频分量被吸收转换成热能进行耗散。干扰脉冲的能量随之减弱。通过磁珠的高频隔离作用，干扰波能量被衰减。对应的击穿距离减小，同样的电气间隙距离可以得到更可靠的保障。1.2/50us的脉冲波的高频分量，经过磁珠衰减后，对应击穿距离可减小百分之四十至百分之五十。因此，优选地，第二击穿阈值可以是第一击穿阈值的50％～60％。

在本实用新型的直流电源接入电路的一些实施例中，电源输入第一端子10接直流电源的正极，电源输入第二端子11接直流电源的负极。也就是说，设备正常供电时，电源输入第一端子10作为电源输入端子br接入直流电源的正极(例如图1中n48_rtn)，电源输入第二端子11作为负端子接直流电源的负极(图1中dc-48v电压输入端)。

在本实用新型的直流电源接入电路100的又一些实施例中，电源输入第一端子10接入测试脉冲波，电源输入第二端子11悬空。nebs标准中要求，在进行dc-i测试1.2/50us脉冲波冲击试验时，测试波形(例如图3所示波形)施加于电源输入第一端子10(例如图1中n48_rtn)与安全地端子12(例如图1中gnd)之间。并且被测试设备不可以上电运行，即电源输入第二端子11(例如图1中dc-48v电压输入端)应悬空。此外，本实用新型的直流电源接入电路的实施例同样适用于设备的其它相似脉冲干扰波测试，如直流高耐压测试等。

另一方面，本实用新型还提出了一种电路板，该电路板具有前述实施例任一项的直流电源接入电路。

此外，本实用新型进一步提出了一种设备，该设备具有前述实施例任一项的直流电源接入电路。设备包括但不限于服务器、交换机等电子设备。

采用上述技术方案，本实用新型至少具有如下有益效果：在直流电源与系统的用电电路之间增加了本实用新型的实施例的直流电源接入电路，利用电容、磁珠等对直流电源中的高频率分量进行了过滤，避免了电磁辐射问题，防止了高压击穿的发生，更在进一步的实施例中考虑了电容焊盘间隙对电路的影响以增强电路的防击穿能力，以最低的设计及改造成本帮助设备顺利通过dc-i测试项目，进而确保在受到类似雷击等极端情况下保护设备端口及电源后端供电线路的安全。

应当理解的是，在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，从而形成本实用新型范围内的另外实施例。此外，本文所述的特定示例和实施例是非限制性的，并且可以对以上所阐述的结构、步骤及顺序做出相应修改而不脱离本实用新型的保护范围。

在本申请中，反意连接词的使用旨在包括连接词。定或不定冠词的使用并不旨在指示基数。具体而言，对“该”对象或“一”和“一个”对象的引用旨在表示多个这样对象中可能的一个。然而，尽管本实用新型实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。此外，可以使用连接词“或”来传达同时存在的特征，而不是互斥方案。换句话说，连接词“或”应理解为包括“和/或”。术语“包括”是包容性的并且具有与“包含”相同的范围。

上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本实用新型的原理而提出。在基本上不脱离本文描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述实施例做出许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内。