一種高壓電源的emc防護(hù)和濾波裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)控制設(shè)備中內(nèi)部電源保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓電源的 EMC防護(hù)和濾波裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] EMC (Electro Magnetic Compatibility,電磁兼容性）指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境 中符合要求運(yùn)行并不對其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。工業(yè)以太網(wǎng) 交換機(jī)在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用中，當(dāng)電力交流供電系統(tǒng)出現(xiàn)開關(guān)動作過程、繼電器觸點(diǎn)跳動 或切換感性負(fù)載時產(chǎn)生的電源浪涌、脈沖群和間接感應(yīng)雷等干擾的幾率都很高，因此，工業(yè) 以太網(wǎng)交換機(jī)對EMC環(huán)境要求比較苛刻。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，在EMC環(huán)境比較苛刻的情況下，通常在供電電源輸入端的火線和零 線之間并聯(lián)一個壓敏電阻組成差模保護(hù)電路，來鉗位差模干擾。電源輸入端的火線和零線 上各并聯(lián)一個壓敏電阻的一端，而兩個壓敏電阻的另一端連接在一起和陶瓷氣體放電管組 成Y型的共模保護(hù)電路，泄放共模干擾。然后加上一級或兩級共模電感進(jìn)行共模電感濾波， 來進(jìn)行EMC防護(hù)。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)EMC防護(hù)電路中，共模濾波器在有高頻干擾時其特性受寄生參數(shù)的影 響，主要的寄生參數(shù)是共模線圈的匝間電容，這些電容通常較小，是由于不同繞組間電壓差 異（伏/匝）引起的。在高頻時，匝間電容對繞組具有旁路作用，造成流入繞組的高頻交流 電流增加。繞組電感與分布匝間電容形成諧振回路。它們發(fā)生諧振時的頻率成為繞組自激 振蕩頻率。在繞組自激振蕩點(diǎn)上，電容作用大于電感，這樣減弱EMC濾波器高頻衰減特性。 此時自激振蕩對共模濾波器的影響是顯而易見的。當(dāng)達(dá)到自激振蕩條件時，濾波器在自激 振蕩頻率時的Q值太高，也就是共模濾波器阻尼因數(shù)變小，濾波器會以窄帶震蕩的形式產(chǎn) 生干擾噪聲，同時對EMC干擾抑制能力變差，即使采用鉗位或開關(guān)型的器件泄放掉共模電 感上的殘壓能量，也很難保證諧振回路阻尼提高到理想狀態(tài)，導(dǎo)致高等級的EMC干擾施加 到工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)供電端口時，設(shè)備收發(fā)數(shù)據(jù)會出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，甚至設(shè)備系統(tǒng)復(fù)位或通 訊端口不能正常通信，使設(shè)備的可靠性較差，無法得到有效的保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種高壓電源的EMC防護(hù)和濾波裝置及方法，用以解決現(xiàn)有設(shè) 備在受到EMC干擾時，導(dǎo)致工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)收發(fā)數(shù)據(jù)丟包的問題。
[0007] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種高壓電源的EMC防護(hù)和濾波裝置，所述裝置包括：
[0008] 第一防護(hù)模塊，用于對輸入電路中的干擾進(jìn)行阻尼濾波后輸出；
[0009] 共模濾波模塊，用于濾波所述第一防護(hù)模塊輸出的干擾中的共模干擾；
[0010] 第二防護(hù)模塊，用于濾波所述共模濾波模塊輸出的干擾中差模干擾進(jìn)行阻尼濾 波，對所述第二干擾中共模干擾進(jìn)行泄放；
[0011] 電源轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述第二防護(hù)輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；
[0012] 干擾噪聲濾波模塊，用于吸收濾波所述電源模塊輸出的直流電中的尖峰干擾噪 聲；
[0013] 所述第一防護(hù)模塊包括第一差模電感LDM1、第二差模電感LDM2和第一 X電容Cl ; 所述共模濾波模塊包括共模電感LCM ;所述第二防護(hù)模塊包括第三差模電感LDM3、第四差 模電感LDM4、第一 Y電容CYl和第二Y電容CY2 ;
[0014] 其中，所述第一差模電感LDMl串接在L線上，另一端與所述共模電感LCM的繞組 連接，所述第二差模電感LDM2串接在N線上，另一端與所述共模電感LCM另一繞組連接；所 述第一 X電容Cl位于所述第一差模電感LDMl和所述第二差模電感LDM2的后級，且位于所 述共模電感LCM的前級，所述第一 X電容Cl 一端與所述第一差模電感LDMl連接，另一端與 所述第二差模電感LDM2連接；
[0015] 所述第三差模電感LDM3串接所述共模電感LCM的一個繞組，另一端連接所述第一 Y電容CY1，所述第四差模電感LDM4串接所述共模電感LCM的另一個繞組，另一端連接所述 第二Y電容CY2,所述第一 Y電容CYl和第二Y電容CY2的另一端分別連接大地；
[0016] 所述干擾噪聲濾波模塊包括第一磁珠 FBI、第二磁珠 FB2、第三磁珠 FB3、第二X電 容C2、第三X電容C3 ;其中，所述第一磁珠 FBl串接正極線，另一端連接所述第二X電容C2， 所述第三磁珠 FB3串接負(fù)極線，另一端連接所述第二X電容C2的另一端；所述第二磁珠 FB2 位于所述第一磁珠 FBl的后級，串接正極線，另一端連接所述第三X電容C3 ;所述第三X電 容C3的另一端連接所述第三磁珠 FB3。
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種高壓電源的EMC防護(hù)和濾波方法，所述方法包括：
[0018] 對輸入電路中的干擾進(jìn)行阻尼濾波，得到第一干擾；
[0019] 對所述第一干擾中的共模干擾進(jìn)行濾波，得到第二干擾；
[0020] 對所述第二干擾中差模干擾進(jìn)行阻尼濾波，對所述第二干擾中共模干擾進(jìn)行泄 放，得到第三干擾；
[0021] 將包含所述第三干擾的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，得到第四干擾；
[0022] 對所述第四干擾中尖峰干擾噪聲進(jìn)行吸收濾波后輸出。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例提供的裝置，通過在工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)供電電源入口共模電感前后 端增加雙線差模電感、X電容、Y電容，分別在共模電感兩端等效組成雙T型濾波器，提高共 模電感的阻尼因數(shù)，進(jìn)一步遵循先防護(hù)后濾波的原則，在電源轉(zhuǎn)換模塊直流輸出端增加 T 型濾波器和η型濾波器的組合濾波，減小直流輸出的高頻噪聲和尖峰干擾，使得工業(yè)以太 網(wǎng)交換機(jī)的交流供電入口在有高級別的EMC干擾時，設(shè)備收發(fā)數(shù)據(jù)零丟包，有效地提高了 設(shè)備的可靠性。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓電源的EMC防護(hù)和濾波裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓電源的EMC防護(hù)和濾波裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的雷擊施加在L線或N線對地端時輸入端的電壓波形示 意圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的雷擊施加在L線或N線對地端時輸出端的電壓波形示 意圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的脈沖群施加在L線或N線對地端時輸入端的電壓波形 示意圖；
[0029] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的脈沖群施加在L線或N線對地端時輸出端的電壓波形 示意圖；
[0030] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的雷擊浪涌施加在L線和N線之間時輸入端的電壓波形 示意圖；
[0031] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的雷擊浪涌施加在L線和N線之間時輸出端的電壓波形 示意圖；
[0032] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的電源轉(zhuǎn)換模塊直流輸出進(jìn)入濾波器之間的波形示意 圖；
[0033] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的電源轉(zhuǎn)換模塊直流輸出進(jìn)入濾波器之后的波形示意 圖；
[0034] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高壓電源的EMC防護(hù)和濾波方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 本發(fā)明為了保證高等級干擾施加工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)時，收發(fā)數(shù)據(jù)零丟包，提供了 一種高壓電源的EMC防護(hù)和濾波裝置及方法。
[0036] 下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0037] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的高壓電源的EMC防護(hù)和濾波裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見 圖1，該裝置包括第一防護(hù)模塊11、共模濾波模塊12、第二防護(hù)模塊13、電源轉(zhuǎn)換模塊14和 干擾噪聲濾波模塊15。其中，
[0038] 該第一防護(hù)模塊11用于對輸入電路中的干擾進(jìn)行阻尼濾波后輸出；該第一防護(hù) 模塊11與該共模濾波模塊12連接，該共模濾波模塊12用于濾波該第一防護(hù)模塊輸出的干 擾中的共模干擾；該共模濾波模塊12與該第二防護(hù)模塊13連接，該第二防護(hù)模塊13用于 濾波該共模濾波模塊輸出的干擾中差模干擾進(jìn)行阻尼濾波，對該第二干擾中共模干擾進(jìn)行 泄放；該第二防護(hù)模塊13與該電源轉(zhuǎn)換模塊14連接，該電源轉(zhuǎn)換模塊14用于將該第二防 護(hù)輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；該電源轉(zhuǎn)換模塊14與該干擾噪聲濾波模塊15連接，該干擾 噪聲濾波模塊15用于吸收濾波該電源模塊輸出的直流電中的尖峰干擾噪聲。
[0039] 在本發(fā)明實(shí)施例中，該第一防護(hù)模塊11包括第一差模電感LDM1、第二差模電感 LDM2和第一 X電容Cl ;該共模濾波模塊12包括共模電感LCM ;該第二防護(hù)模塊13包括第 三差模電感LDM3、第四差模電感LDM4、第一 Y電容CYl和第二Y電容CY2 ;
[0040] 其中，該第一差模電感LDMl串接在L線上，另一端與該共模電感LCM的繞組連接， 該第二差模電感LDM2串接在N線上，另一端與該共模電感LCM另一繞組連接；該第一 X電 容Cl位于該第一差模電感LDMl和該第二差模電感LDM2的后級，且位于該共模電感LCM的 前級，該第一 X電容Cl 一端與該第一差模電感LDMl連接，另一端與該第二差模電感LDM2 連接。
[0041] 該第三差模電感LDM3串接該共模電感LCM的一個繞組，另一端連接該第一 Y電容 CY1，該第四差模電感LDM4串接該共模電感LCM的另一個繞組，另一端連接該第二Y電容 CY2,該第一 Y電容CYl和第二Y電容CY2的另一端分別連接大地；
[0042] 該干擾噪聲濾波模塊15包括第一磁珠 FBI、第二磁珠 FB2、第三磁珠 FB3、第二X電 容C2、第三X電容C3 ;其中，該第一磁珠 FBl串接正極線，另一端連接該第二X電容C2,該 第三磁珠 FB3串接負(fù)極線，另一端連接該第二X電容C2的另一端；該第二磁珠 FB2位于該 第一磁珠 FBl的后級，串接正極線，另一端連接該第三X電容C3 ;該第三X電容C3的另一 端連接該第三磁珠 F