CN112019039A - 一种高等级浪涌防护高emi性能的电源接口电路 - Google Patents

一种高等级浪涌防护高emi性能的电源接口电路 Download PDF

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Abstract

本发明为一种高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，电路输入端连接电源，输出端连接负载，包括依序电联的防护电路模块、第一滤波电路模块和第二滤波电路模块；其中，所述防护电路模块，包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻和气体放电管；所述第一滤波电路模块，包括不止一个一级滤波电路，所述一级滤波电路包括、一级差模滤波电容、一级第一共模滤波电容、一级第二共模滤波电容和共模滤波电感；所述第二滤波电路模块，包括一个二级滤波电路，所述二级滤波电路包括第一差模滤波电感、第二差模滤波电感，二级差模滤波电容和二级第一共模滤波电容、二级第二共模滤波电容。本发明兼顾电磁安全性、浪涌防护、抗电磁干扰等三个功能，在浪涌防护设计方面，既有共模防护又有差模防护。

Description

一种高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，特别涉及一种高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路。
背景技术
交流电源接口通过电源线与电网连接，为电气设备提供电能。电器产品在工作中产生会各种干扰，如电源变换电路、高频变压器、数字电路等产生的干扰，这些干扰通过电源接口形成对电网的传导干扰以及对空间的辐射干扰。
当电网上有大功率感性负载通断或电网遭受雷击时，会在电源接口产生瞬态的脉冲干扰和浪涌干扰，若电源接口不进行防护滤波设计，这些干扰容易影响设备的正常工作，雷电干扰甚至能损坏设备，因此交流电源接口需要进行电磁兼容设计，确保设备工作稳定，传统的交流电源接口难以满足日益恶劣的电磁环境适应性的要求。
发明内容
本发明提供一种高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计，同时兼容接口防雷设计。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，输入端连接电源，输出端连接负载，其特征在于，包括依序电联的防护电路模块、第一滤波电路模块和第二滤波电路模块；其中，
所述防护电路模块，包括起差模防护作用的第一压敏电阻，以及起共模防护作用的第二压敏电阻、第三压敏电阻和气体放电管；
所述第一滤波电路模块，包括不止一个一级滤波电路，所述一级滤波电路包括用于抑制线路上差模干扰的一级差模滤波电容、用于为共模干扰提供低阻抗回路的一级第一共模滤波电容、一级第二共模滤波电容和用于抑制线路上共模干扰的共模滤波电感；
所述第二滤波电路模块，包括一个二级滤波电路，所述二级滤波电路包括用于过滤电路上交流电的第一差模滤波电感、第二差模滤波电感，用于抑制线路上差模干扰的二级差模滤波电容和用于为共模干扰提供低阻抗回路的二级第一共模滤波电容、二级第二共模滤波电容。
作为优选方案，所述防护电路模块中，所述第一压敏电阻与串联的第二压敏电阻和所述第三压敏电阻并联，所述第二压敏电阻一端接火线，所述第三压敏电阻一端接零线，所述第二压敏电阻和所述第三压敏电阻另一端共线连接所述气体放电管一端，所述气体放电管另一端接地线。
作为优选方案，所述第一滤波电路模块中，所述一级差模滤波电容两端分别接火线和零线，所述一级第一共模滤波电容一端接火线，所述一级第二共模滤波电容一端接零线，所述一级第一共模滤波电容和所述一级第二共模滤波电容另一端共线连接地线，所述共模滤波电感两端分别接火线和零线，所述一级第一共模滤波电容和所述一级第二共模滤波电容在所述一级差模滤波电容和所述共模滤波电感之间。
作为优选方案，所述接口电路中的元器件按照信号流向进行布局，遵循先防护后滤波的原则。
作为优选方案，所述接口电路中的差模电容选取额定电压250V以上X电容，共模电容选取额定电压250V的Y电容。
作为优选方案，所述接口电路的接口位置需要增加保险丝。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：本发明电路同时设置一级滤波电路、二级滤波电路和三级滤波电路，兼顾电磁安全性、浪涌防护、抗电磁干扰等三个功能，在浪涌防护设计方面，既有共模防护又有差模防护，与通常采用的TVS电路相比，压敏电阻和气体放电管具有更高的通流能力，且具有价格便宜的优势。在抗EMI设计方面，一般仅设计一级滤波电路，本发明可以有效解决AC电源高等级浪涌防护、高EMI性能、安全性三者兼顾的需求，且可根据后续实际测试情况，在EMI测试裕量较高时，对滤波电路的级数进行删减，具有更高的灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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。
图1是本发明某一实施例提供的一种高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。
请参阅图1，本发明实施例提供的高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，输入端连接电源，输出端连接负载，包括依序电联的防护电路模块1、第一滤波电路模块2和第二滤波电路模块3；其中，
所述防护电路模块1，包括起差模防护作用的第一压敏电阻RV1，以及起共模防护作用的第二压敏电阻RV2、第三压敏电阻RV3和气体放电管GDT1；
所述第一滤波电路模块2，包括不止一个一级滤波电路，在本实施例中，设置了两个一级滤波电路，分别是第一一级滤波电路201和第二一级滤波电路202；
所述第一一级滤波电路201包括用于抑制线路上差模干扰的差模滤波电容C1，用于为共模干扰提供低阻抗回路的一级第一共模滤波电容C2和一级第二共模滤波电容C3，用于抑制线路上共模干扰的共模滤波电感L1；
所述第二一级滤波电路202包括用于抑制线路上差模干扰的差模滤波电容C4，用于为共模干扰提供低阻抗回路的共模滤波电容C5和共模滤波电容C6，用于抑制线路上共模干扰的共模滤波电感L2；
所述第二滤波电路模块3，包括一个二级滤波电路，所述二级滤波电路包括用于过滤电路上交流电的第一差模滤波电感L3、第二差模滤波电感L4，用于抑制线路上差模干扰的二级差模滤波电容C7和用于为共模干扰提供低阻抗回路的二级第一共模滤波电容C8、二级第二共模滤波电容C9。
作为优选方案，所述防护电路模块中，所述第一压敏电阻与串联的第二压敏电阻和所述第三压敏电阻并联，所述第二压敏电阻一端接火线，所述第三压敏电阻一端接零线，所述第二压敏电阻和所述第三压敏电阻另一端共线连接所述气体放电管一端，所述气体放电管另一端接地线。
作为优选方案，所述第一滤波电路模块中，所述一级差模滤波电容两端分别接火线和零线，所述一级第一共模滤波电容一端接火线，所述一级第二共模滤波电容一端接零线，所述一级第一共模滤波电容和所述一级第二共模滤波电容另一端共线连接地线，所述共模滤波电感两端分别接火线和零线，所述一级第一共模滤波电容和所述一级第二共模滤波电容在所述一级差模滤波电容和所述共模滤波电感之间。
作为优选方案，所述接口电路中的元器件按照信号流向进行布局，遵循先防护后滤波的原则。
作为优选方案，所述接口电路中的差模电容选取额定电压250V以上X电容(抑制电源电磁干扰用电容器)，共模电容选取额定电压250V的Y电容。X电容和Y电容都是安规电容，用于抗干扰电路中的滤波作用。X电容和Y电容用在电源滤波器里，起到电源滤波作用，分别对共模，差模干扰起滤波作用。普通电容在外部电源断开后电荷会保留很长时间，如果用手触摸就会被电到，而安规电容则没这个问题。X电容是跨接在电力线两线(L-N)之间的电容，Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间(L-E，N-E)的电容，。基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般X电容是uF级，Y电容是nF级。X电容抑制差模干扰，Y电容抑制共模干扰。
作为优选方案，因为压敏电阻失效模式为短路，可能会造成大电流，因此所述接口电路的接口位置需要增加保险丝。
本发明电路综合性强，兼顾了高等级浪涌防护、高EMI性能以及安全性的需求。通过本发明电路的设备在实际测试中的电路防护能力可以达到如下指标：
Figure BDA0002654950330000051
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，输入端连接电源，输出端连接负载，其特征在于，包括依序电联的防护电路模块、第一滤波电路模块和第二滤波电路模块；其中，
所述防护电路模块，包括起差模防护作用的第一压敏电阻，以及起共模防护作用的第二压敏电阻、第三压敏电阻和气体放电管；
所述第一滤波电路模块，包括不止一个一级滤波电路，所述一级滤波电路包括用于抑制线路上差模干扰的一级差模滤波电容、用于为共模干扰提供低阻抗回路的一级第一共模滤波电容、一级第二共模滤波电容和用于抑制线路上共模干扰的共模滤波电感；
所述第二滤波电路模块，包括一个二级滤波电路，所述二级滤波电路包括用于过滤电路上交流电的第一差模滤波电感、第二差模滤波电感，用于抑制线路上差模干扰的二级差模滤波电容和用于为共模干扰提供低阻抗回路的二级第一共模滤波电容、二级第二共模滤波电容。
2.根据权利要求1所述的高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，其特征在于，所述防护电路模块中，所述第一压敏电阻与串联的第二压敏电阻和所述第三压敏电阻并联，所述第二压敏电阻一端接火线，所述第三压敏电阻一端接零线，所述第二压敏电阻和所述第三压敏电阻另一端共线连接所述气体放电管一端，所述气体放电管另一端接地线。
3.根据权利要求1所述的高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，其特征在于，所述第一滤波电路模块中，所述一级差模滤波电容两端分别接火线和零线，所述一级第一共模滤波电容一端接火线，所述一级第二共模滤波电容一端接零线，所述一级第一共模滤波电容和所述一级第二共模滤波电容另一端共线连接地线，所述共模滤波电感两端分别接火线和零线，所述一级第一共模滤波电容和所述一级第二共模滤波电容在所述一级差模滤波电容和所述共模滤波电感之间。
4.如权利要求1所述的高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，其特征在于，所述接口电路中的元器件按照信号流向进行布局，遵循先防护后滤波的原则。
5.根据权利要求1所述的高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，其特征在于，所述接口电路中的差模电容选取额定电压250V以上X电容，共模电容选取额定电压250V的Y电容。
6.根据权利要求1所述的高等级浪涌防护高EMI性能的电源接口电路，其特征在于，所述接口电路的接口位置需要增加保险丝。
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