CN109600035A - 一种电源模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电源模块，包括直流变换器，还包括：相连的一级滤波电路和二级滤波电路，其中，所述一级滤波电路用于对输入信号进行共模滤波和差模滤波；所述二级滤波电路与所述直流变换器相连，用于对所述一级滤波电路输出的信号进行共模滤波。通过本发明实施例能够抑制电源模块EMI干扰，有效降低电源模块的共模干扰和差模干扰。

Description

一种电源模块
技术领域
本发明涉及电子产品领域，尤指一种电源模块。
背景技术
在当前电子产品的设计中，EMC(Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性)是一项必须关注的重要指标，EMC包括EMI(Electro Magnetic Interference，电磁干扰)和EMS(Electromagnetic Susceptibility，电磁敏感性)。对于电子产品的设计，需要降低自身的EMI，并且提高EMS。
电源模块作为一种可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器，在单板设计过程中，需要降低其EMI，减少对其他电磁器件的干扰，保证产品整体的EMC性能。
相关技术中，对于抑制电源模块EMI干扰的处理方式，仅仅采用单一的共模滤波电路或是差模滤波电路，完成共模滤波或是差模滤波。其滤波方式单一，无法有效滤除共模干扰和差模干扰，对EMI干扰的抑制能力有限。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电源模块，可以降低电源模块EMI干扰。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种电源模块，包括直流变换器，还包括：相连的一级滤波电路和二级滤波电路，其中，
所述一级滤波电路用于对输入信号进行共模滤波和差模滤波；
所述二级滤波电路与所述直流变换器相连，用于对所述一级滤波电路输出的信号进行共模滤波。
可选地，所述电源模块还包括：浪涌抑制电路，
所述浪涌抑制电路与所述一级滤波电路相连，用于抑制所述输入信号的浪涌。
可选地，所述浪涌抑制电路中，前端保险FU1的一端与所述电源模块的正极输入端相连，前端保险FU1的另一端分别与压敏电阻RV1、压敏电阻RV2和压敏电阻RV3相连；压敏电阻RV1的一端与所述前端保险FU1相连，压敏电阻RV1的另一端与所述电源模块的负极输入端相连；压敏电阻RV2的一端与所述电源模块的负极输入端相连，另一端接地；压敏电阻RV3的一端与所述前端保险FU1相连，另一端接地。
可选地，所述一级滤波电路中，X电容CX1与所述压敏电阻RV1并联；共模电感L1的第一线圈的一端与X电容CX1的一端相连，共模电感L1的第一线圈的另一端与差模电感L2相连；共模电感L1的第二线圈的一端与X电容CX1的另一端以及所述电源模块的负极输入端相连，共模电感L1的第二线圈的另一端与差模电感L4相连；所述差模电感L2的一端与所述共模电感L1的第一线圈相连，所述差模电感L2的另一端与Y电容CY1相连；所述差模电感L4的一端与所述共模电感L1的第二线圈相连，所述差模电感L4的另一端与Y电容CY2相连；所述Y电容CY1的一端与所述差模电感L2相连，所述Y电容CY1的另一端接地；所述Y电容CY2的一端与所述差模电感L4相连，所述Y电容CY2的另一端接地。
可选地，所述二级滤波电路中，共模电感L3的第一线圈的一端与所述差模电感L2以及所述Y电容CY1相连，所述共模电感L3的第一线圈的另一端与瞬态抑制器TVS1和二极管D1的负极相连；共模电感L3的第二线圈的一端与所述差模电感L4以及所述Y电容CY2相连，所述共模电感L3的第二线圈的另一端接地；所述瞬态抑制器TVS1的一端与二极管D1的负极相连，另一端接地；X电容C3的一端与所述二极管D1的正极以及所述直流变换器的正极输入端相连，X电容C3的另一端接地且与所述直流变换器的负极输入端相连；X电容C6与所述X电容C3并联。
可选地，所述电源模块还包括：第一输入滤波电路，
所述第一输入滤波电路分别与所述直流变换器的输入端和所述二级滤波电路相连，用于对所述二级滤波电路输出的信号进行稳压和滤波。
可选地，所述第一输入滤波电路中，滤波电容C4的一端与所述直流变换器的正极输入端相连，滤波电容C4的另一端接地且与所述直流变换器的负极输入端相连；滤波电容C5与所述滤波电容C4并联。
可选地，所述电源模块还包括：第二输入滤波电路，
所述第二输入滤波电路中，Y电容CY4的一端与所述直流变换器的正极输入端相连，Y电容CY4的另一端接地；Y电容CY5的一端与所述直流变换器的负极输入端相连，Y电容CY5的另一端接地。
可选地，所述电源模块还包括：输出滤波电路，
所述输出滤波电路与所述直流变换器的输出端相连，用于对所述直流变换器的输出信号进行滤波。
可选地，所述输出滤波电路中，滤波电容C10的两端分别与所述直流变换器的正极输出端和负极输出端相连；滤波Y电容CY3的一端与所述直流变换器的正极输出端相连，滤波Y电容CY3的另一端接地；滤波Y电容CY6的一端与所述直流变换器的负极输出端相连，滤波Y电容CY6的另一端接地。
本发明实施例的电源模块，包括直流变换器，还包括：相连的一级滤波电路和二级滤波电路，其中，所述一级滤波电路用于对输入信号进行共模滤波和差模滤波；所述二级滤波电路与所述直流变换器相连，用于对所述一级滤波电路输出的信号进行共模滤波。通过本发明实施例能够抑制电源模块EMI干扰，有效降低电源模块的共模干扰和差模干扰。
在一实施例中，本发明实施例的电源模块还包括浪涌抑制电路，使得电源模块具备浪涌电压抑制能力。
在一实施例中，本发明实施例的电源模块还包括第一输入滤波电路，使得电源模块具备对输入信号稳压能力。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例的电源模块组成示意图；
图2为本发明另一实施例的电源模块组成示意图；
图3为本发明应用实例的电源模块组成示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
针对采用单一的共模滤波电路或是差模滤波电路，抑制EMI干扰的能力有限的问题，本发明实施例提供了使用二级共模滤波和一级差模滤波降低电源模块EMI干扰的电源模块。
如图1所示，本发明实施例的电源模块，包括直流变换器11，还包括：相连的一级滤波电路12和二级滤波电路13，其中，
所述一级滤波电路12用于对输入信号进行共模滤波和差模滤波；
所述二级滤波电路13与所述直流变换器11相连，用于对所述一级滤波电路12输出的信号进行共模滤波。
通过本发明实施例能够抑制电源模块EMI干扰，有效降低电源模块的共模干扰和差模干扰。
其中，共模干扰是指两根信号线分别对地的噪声干扰；差模干扰是指两根信号线之间的噪声干扰。共模滤波可以滤除共模干扰；差模滤波可以滤除差模干扰。
参照图2，在一实施例中，电源模块，还包括：浪涌抑制电路14，
所述浪涌抑制电路14与所述一级滤波电路12相连，用于抑制所述输入信号的浪涌。
浪涌抑制电路可以对输入浪涌进行抑制，参照图3，浪涌抑制电路主要由压敏电阻RV1、RV2、RV3和前端保险FU1组成，主要作用是对输入浪涌电压进行抑制。
所述浪涌抑制电路中，前端保险FU1的一端与所述电源模块的正极输入端相连，前端保险FU1的另一端分别与压敏电阻RV1、压敏电阻RV2和压敏电阻RV3相连；压敏电阻RV1的一端与所述前端保险FU1相连，压敏电阻RV1的另一端与所述电源模块的负极输入端相连；压敏电阻RV2的一端与所述电源模块的负极输入端相连，另一端接地；压敏电阻RV3的一端与所述前端保险FU1相连，另一端接地。
上述压敏电阻RV1、RV2、RV3和前端保险FU1具体参数需要根据行业标准中要求的浪涌电压进行选择。
所述一级滤波电路主要进行共模滤波和差模滤波，对EMI干扰进行抑制。参见图3，所述一级滤波电路主要由共模电感L1，差模电感L2和L4，X电容CX1，Y电容CY1和CY2组成，主要作用是进行滤波处理，降低电源的干扰。
其中，共模电感是抑制共模干扰的滤波电感；差模电感是抑制差模干扰的滤波电感；X电容是接在输入线两端用来消除差模干扰的安规电容；Y电容是接在输入线和地线之间，用来消除共模干扰的安规电容。
所述一级滤波电路中，X电容CX1与所述压敏电阻RV1并联；共模电感L1的第一线圈的一端与X电容CX1的一端相连，共模电感L1的第一线圈的另一端与差模电感L2相连；共模电感L1的第二线圈的一端与X电容CX1的另一端以及所述电源模块的负极输入端相连，共模电感L1的第二线圈的另一端与差模电感L4相连；所述差模电感L2的一端与所述共模电感L1的第一线圈相连，所述差模电感L2的另一端与Y电容CY1相连；所述差模电感L4的一端与所述共模电感L1的第二线圈相连，所述差模电感L4的另一端与Y电容CY2相连；所述Y电容CY1的一端与所述差模电感L2相连，所述Y电容CY1的另一端接地；所述Y电容CY2的一端与所述差模电感L4相连，所述Y电容CY2的另一端接地。
电感L1、L2和L4的选择需要关注电感绕线的电流裕量和漆包线的耐压等级；X电容CX1的选择需要根据输入电压的变化选择耐压合适的电容；Y电容CY1和CY2的选择需要关注电容的耐压值和安规等级。以上器件的选择也需要根据电源工作的开关频率和具体应用环境的实验结果进行匹配，以寻求达到最好的滤波效果。
所述二级滤波电路可以进行二级共模滤波处理。参照图3，所述二级滤波电路主要由共模电感L3，X电容C3组成。主要作用是进行共模滤波处理，降低电源的干扰。
所述二级滤波电路中，共模电感L3的第一线圈的一端与所述差模电感L2以及所述Y电容CY1相连，所述共模电感L3的第一线圈的另一端与瞬态抑制器TVS1和二极管D1的负极相连；共模电感L3的第二线圈的一端与所述差模电感L4以及所述Y电容CY2相连，所述共模电感L3的第二线圈的另一端接地；所述瞬态抑制器TVS1的一端与二极管D1的负极相连，另一端接地；X电容C3的一端与所述二极管D1的正极以及所述直流变换器的正极输入端相连，X电容C3的另一端接地且与所述直流变换器的负极输入端相连；X电容C6与所述X电容C3并联。
其中，电感L3的选择需要注意电感绕线的电流裕量和漆包线的耐压等级；X电容C3和C6的选择需要根据输入电压的变化选择耐压合适的电容。以上器件选择同样需要根据电源工作的开关频率和具体实验结果进行匹配，以达到最好的滤波效果。
参照图2，在一实施例中，所述电源模块，还包括：第一输入滤波电路15，
所述第一输入滤波电路15分别与所述直流变换器11的输入端和所述二级滤波电路13相连，用于对所述二级滤波电路13输出的信号进行稳压和滤波。
所述第一输入滤波电路可以对输入电源进行稳压和滤波处理。参照图3，所述第一输入滤波电路主要由电容C4和C5组成，用于对模块输入端进行稳压和滤波处理，保证模块的正常工作。
所述第一输入滤波电路中，滤波电容C4的一端与所述直流变换器的正极输入端相连，滤波电容C4的另一端接地且与所述直流变换器的负极输入端相连；滤波电容C5与所述滤波电容C4并联。
C4和C5为铝电解电容，容量最大15000uF，推荐使用300uF以上容值，耐压值根据模块输入电压选取，具体可以根据应用环境和实验结果进行修改。
参照图2，在一实施例中，所述电源模块，还包括：第二输入滤波电路16。
参照图3，所述第二输入滤波电路中，Y电容CY4的一端与所述直流变换器的正极输入端相连，Y电容CY4的另一端接地；Y电容CY5的一端与所述直流变换器的负极输入端相连，Y电容CY5的另一端接地。
输入滤波Y电容CY4和CY5的容值可以选择10nF，安规等级为Y2。
参照图2，在一实施例中，所述电源模块，还包括：输出滤波电路17，
所述输出滤波电路17与所述直流变换器11的输出端相连，用于对所述直流变换器11的输出信号进行滤波。
参照图3，所述输出滤波电路中，滤波电容C10的两端分别与所述直流变换器的正极输出端和负极输出端相连；滤波Y电容CY3的一端与所述直流变换器的正极输出端相连，滤波Y电容CY3的另一端接地；滤波Y电容CY6的一端与所述直流变换器的负极输出端相连，滤波Y电容CY6的另一端接地。
输出滤波Y电容CY3和CY6容值可以选择4.7nF，安规等级为Y2。输出滤波电容C10需根据输出功率选择容量大小，推荐值1uF/W，电容耐压值根据输出电压选取。.
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种电源模块，包括直流变换器，其特征在于，还包括：相连的一级滤波电路和二级滤波电路，其中，
所述一级滤波电路用于对输入信号进行共模滤波和差模滤波；
所述二级滤波电路与所述直流变换器相连，用于对所述一级滤波电路输出的信号进行共模滤波。
2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：浪涌抑制电路，
所述浪涌抑制电路与所述一级滤波电路相连，用于抑制所述输入信号的浪涌。
3.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于，所述浪涌抑制电路中，前端保险FU1的一端与所述电源模块的正极输入端相连，前端保险FU1的另一端分别与压敏电阻RV1、压敏电阻RV2和压敏电阻RV3相连；压敏电阻RV1的一端与所述前端保险FU1相连，压敏电阻RV1的另一端与所述电源模块的负极输入端相连；压敏电阻RV2的一端与所述电源模块的负极输入端相连，另一端接地；压敏电阻RV3的一端与所述前端保险FU1相连，另一端接地。
4.根据权利要求3所述的电源模块，其特征在于，所述一级滤波电路中，X电容CX1与所述压敏电阻RV1并联；共模电感L1的第一线圈的一端与X电容CX1的一端相连，共模电感L1的第一线圈的另一端与差模电感L2相连；共模电感L1的第二线圈的一端与X电容CX1的另一端以及所述电源模块的负极输入端相连，共模电感L1的第二线圈的另一端与差模电感L4相连；所述差模电感L2的一端与所述共模电感L1的第一线圈相连，所述差模电感L2的另一端与Y电容CY1相连；所述差模电感L4的一端与所述共模电感L1的第二线圈相连，所述差模电感L4的另一端与Y电容CY2相连；所述Y电容CY1的一端与所述差模电感L2相连，所述Y电容CY1的另一端接地；所述Y电容CY2的一端与所述差模电感L4相连，所述Y电容CY2的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于，所述二级滤波电路中，共模电感L3的第一线圈的一端与所述差模电感L2以及所述Y电容CY1相连，所述共模电感L3的第一线圈的另一端与瞬态抑制器TVS1和二极管D1的负极相连；共模电感L3的第二线圈的一端与所述差模电感L4以及所述Y电容CY2相连，所述共模电感L3的第二线圈的另一端接地；所述瞬态抑制器TVS1的一端与二极管D1的负极相连，另一端接地；X电容C3的一端与所述二极管D1的正极以及所述直流变换器的正极输入端相连，X电容C3的另一端接地且与所述直流变换器的负极输入端相连；X电容C6与所述X电容C3并联。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的电源模块，其特征在于，还包括：第一输入滤波电路，
所述第一输入滤波电路分别与所述直流变换器的输入端和所述二级滤波电路相连，用于对所述二级滤波电路输出的信号进行稳压和滤波。
7.根据权利要求6所述的电源模块，其特征在于，
所述第一输入滤波电路中，滤波电容C4的一端与所述直流变换器的正极输入端相连，滤波电容C4的另一端接地且与所述直流变换器的负极输入端相连；滤波电容C5与所述滤波电容C4并联。
8.根据权利要求6所述的电源模块，其特征在于，还包括：第二输入滤波电路，
所述第二输入滤波电路中，Y电容CY4的一端与所述直流变换器的正极输入端相连，Y电容CY4的另一端接地；Y电容CY5的一端与所述直流变换器的负极输入端相连，Y电容CY5的另一端接地。
9.根据权利要求1～5中任意一项所述的电源模块，其特征在于，还包括：输出滤波电路，
所述输出滤波电路与所述直流变换器的输出端相连，用于对所述直流变换器的输出信号进行滤波。
10.根据权利要求9所述的电源模块，其特征在于，所述输出滤波电路中，滤波电容C10的两端分别与所述直流变换器的正极输出端和负极输出端相连；滤波Y电容CY3的一端与所述直流变换器的正极输出端相连，滤波Y电容CY3的另一端接地；滤波Y电容CY6的一端与所述直流变换器的负极输出端相连，滤波Y电容CY6的另一端接地。
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