專利名稱：一種抗電磁干擾及保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電磁干擾(EMI)技術(shù)，特別涉及一種電路，具體是一種用于照明系統(tǒng)中的抗電磁干擾能力的電路。
背景技術(shù)：
所謂的電磁干擾，是因為設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能下降的電磁現(xiàn)象所造成的電磁波。電磁干擾電磁污染和水污染，空氣污染是被稱為今天的人類社會的三大污染，受到國際社會日益關(guān)注的主要來源，逐步形成了標(biāo)準(zhǔn)和措施，其局限性造成的。EMI傳遞方式有電磁輻射和傳導(dǎo)傳遞，輻射干擾磁場或電場耦合電磁波傳播，進(jìn)行通過電源線，信號線，地面和其他干擾產(chǎn)生或接收，有差模和共模兩種類型。在兩者之間的供電電壓系統(tǒng)的干擾差模，干擾是從一個電源線，從另一端傳回電源線的一端輸出，幅度相同，相位相反。差模電流流過，在每個電源線的共模噪聲與地面之間的電壓幅值相等同的階段，從共模干擾電流干擾源涌了分布在地面擴(kuò)散電容，再經(jīng)每一電源線返回，電源作為各種系統(tǒng)和設(shè)備的重要組成部分，既是干擾源，又是被干擾者，為了防止惡性循環(huán)，需抑制開關(guān)電源的干擾的同時增強(qiáng)自身的抗干擾能力，在低頻無極燈照明系統(tǒng)中，整流器、功率開關(guān)管、續(xù)流二極管、變壓器、耦合線圈等，這些都構(gòu)成電磁干擾源，且無極燈本身就像一個環(huán)狀天線一樣往外輻射電磁波。( 1)輸入整流電路的電磁干擾。在輸入電路中，整流橋四個整流管只有在脈動電壓超過輸入濾波電容上的電壓時才能導(dǎo)通，電流才從市電電源輸入，并對濾波電容充電。所以，輸入電路的電流是脈沖性質(zhì)的，并且有著豐富的高次諧波電流，不僅使電路產(chǎn)生畸變功率，增加電路的無功功率，而且高頻諧波會沿著傳輸線路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，危害電網(wǎng)安全。(2)開關(guān)電路的干擾。在開關(guān)管導(dǎo)通、關(guān)斷瞬間，其電流、電壓瞬態(tài)急劇變化，電流、電壓的上升沿、下降沿為高頻分量極為豐富的脈沖波，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰，且開關(guān)管的工作頻率很高，形成一個寬頻帶電磁干擾噪聲源。(3)高頻變壓器的共模傳導(dǎo)干擾。高頻變壓器是開關(guān)電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)能量儲存、隔離、輸出、電壓變換的重要部件，它的漏電感和分布電容對電路的電磁兼容性能帶來嚴(yán)重的影響。共模干擾是一種相對大地的干擾，所以不會在變壓器“電生磁和磁生電”中傳遞，而是通過變壓器繞組間的藕荷電容來傳遞。變壓器初級線圈，開關(guān)管和濾波電容構(gòu)成的高頻開關(guān)電流環(huán)路可能會產(chǎn)生較大的空間輻射，形成輻射干擾。整個系統(tǒng)的噪聲干擾主要是在IOKHz 30MHz之間，大致分為三個頻段(1) IOKHz-0. 5MHz 以差模干擾為主；(2)0. 5MHz—5MHz 差模、共模干擾并存；(3) 5MHz — 30MHz 以共模干擾為主。[0014]可見，共模干擾占的頻譜較寬，是電源的主要干擾，在設(shè)計濾波器時應(yīng)重點(diǎn)考慮對共模干擾的抑制。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計出合理的吸收緩沖電路，將電磁干擾降低到最小的程度。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種抗電磁干擾及保護(hù)器，包括保險絲和熱敏電阻其特征在于，還包括由兩個電容C1、C2組成的差模濾波電容，兩個電容C3、C4組成的共模濾波電容，一個共模扼流圈Tl， 一個差模扼流圈T2和電阻Rl、R2組成的泄放電阻；所述電容Cl兩端并聯(lián)接于共模扼流圈 Tl的一端，共模扼流圈Tl的另一端與所述電容C2并聯(lián)聯(lián)接；所述電阻R1、R2串聯(lián)后與電容 C2、差模扼流圈T2的一端并聯(lián)；所述電容C3、C4并聯(lián)后與差模扼流圈T2的另一端相聯(lián)接， 并作為輸出的兩端；火線1通過所述保險絲與電容Cl的一端相連接，火線3通過熱敏電阻 NTC與電容Cl的另一端相連接，電容C3與電容C4的連接處引出連接線與零線2相連接。作為可選方案，所述電容C1、C2取電容為I瀘、耐壓為400V的陶瓷電容，電容C3、 C4取電容為3300pF、耐壓為400V的陶瓷電容，電阻Rl、R2都取500 KO的電阻，共模扼流圈Tl電感值取2mH，差模扼流圈T2電感值取100 H，所述扼流圈Tl、T2采用軟磁鐵氧體作為磁芯材料。作為可選方案，所述軟磁鐵氧體可采用MnSi或者NiSi。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于通過設(shè)計出合理的吸收緩沖電路，并計算及選取合適的器件構(gòu)造的濾波器對傳導(dǎo)干擾的抑制具有較好的效果，將電磁干擾降低到最小的程度。

圖1為EMI濾波器電路的電路圖；圖2為傳導(dǎo)干擾測試圖；圖3為使用濾波器后傳導(dǎo)干擾測試圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明電路設(shè)計EMI濾波器主要由電感和電容組成，常用的濾波器有C型(純電容)，L型(一個電感，一個電容)，T型(兩只電感，一個電容)，Λ型(一個電感，兩只電容)等。一般來講，濾波器越簡單，其濾波效果就會越差，所以要從經(jīng)濟(jì)性、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等方面綜合考慮來選擇合適的濾波器。本電路設(shè)計的80W無極燈電子鎮(zhèn)流器電路中，采用π型濾波器為基礎(chǔ)的復(fù)式混合型結(jié)構(gòu)，如圖1所示，F(xiàn)l為保險絲，NTC熱敏電阻Jl三相線,CpC2為差模濾波電容，(3丄4為共模濾波電容；T1為共模扼流圈，T2為差模扼流圈；電阻R1A2為泄放電阻，保證差模電容充分放電。CpCpT1對共模干擾信號呈現(xiàn)高阻抗，而對差模信號和電源電流呈現(xiàn)低阻抗，這樣就保證了對電源電流的衰減甚微，同時抑制了電流噪聲；同理，1~2、(3、(；對差模干擾信號
4起衰減作用。由此可見，EMI濾波器實(shí)際上是一種低通濾波器，其中，電感對射頻起阻流作用，小電容對射頻近似于短路，迫使干擾源產(chǎn)生的干擾信號沿干擾源進(jìn)入的方向反射回去， 有效抑制干擾信號的影響，同時對電子鎮(zhèn)流器自身產(chǎn)生的電磁干擾也起衰減作用，保證電網(wǎng)不受污染，起到雙向隔離的作用。元器件的選擇在研究無極燈電子鎮(zhèn)流器的電磁干擾時，由于鎮(zhèn)流器工作于高頻狀態(tài)下，使用的元器件都不是理想的元件，它們的高頻寄生參數(shù)對干擾的影響很大，因此要充分考慮各個元器件的寄生參數(shù)，使EMI濾波器搭配效果最佳。(1)電容的選擇差模電容器可用來濾除高頻差模信號，因此差模電容器要具備較高的高頻特性。 實(shí)際電容器的高頻等效模型由電容、等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電咸(ESL)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。電感分量是由引線和電容結(jié)構(gòu)共同決定的，電阻是介質(zhì)材料本身所固有的，電感分量是影響電容頻率特性的主要指標(biāo)。電容的諧振頻率f由C和ESL共同決定若電容值或等效串聯(lián)電感值越大，諧振頻率就會越低，電容的高頻濾波效果就會越差，電磁兼容設(shè)計用的電容要求諧振頻量高，這樣才能在較量寬得頻域范圍內(nèi)起到有效的濾波作用。等效串聯(lián)電感除了與電容器的種類有關(guān)，電容的引線長度也是一個重要參數(shù)， 引線越長，則ESL越大。因此，提高諧振頻率得方法有兩個一是縮短引線的長度；另一個是選用電感值較小的種類，陶瓷電容由于自諧振頻率比較高，因而是最理想的一種電容。差模電容器一般取值在1 μΡ 5 μ "之間；此外，電容器上除額定電壓外，還會疊加上電源線之間存在的各種干擾源的峰值電壓，因此差模電容需通過1分鐘1500V DC 1700V DC耐壓測試，防止被擊穿；電容器兩端必須并聯(lián)泄放電阻，使電容充分放電，防止電源線拔插時電插頭長時間帶電。共模電容器屬于安全電容，其容量不能大，一般取值在 2200pF 4700pF之間，并且要求耐壓很高，否則，設(shè)備將會漏電。因此，本電路設(shè)計中差模電容Cl、C2取1 |iF、400V的陶瓷電容；共模電容取 3300pF、400V的陶瓷電容；泄放電阻為兩個500 Κ 電阻串聯(lián)。(2)電感的選擇EMI濾波器中的電感有差模電感和共模電感兩種，由于帶有磁芯的電感的性能較好，所以一般選用環(huán)形磁芯的電感器，即共模扼流圈和差模扼流圈。共模扼流圈上的兩組線圈，繞向相反匝數(shù)相同，當(dāng)有共模干擾信號流過時，兩組線圈在磁環(huán)里感應(yīng)產(chǎn)生的磁通方向相同，產(chǎn)生疊加，從而使得磁通量迅速上升，因為鐵氧體的導(dǎo)磁率很高，可以獲得很大的電感量，對共模干擾起到抑制的作用。由于差模干擾信號在共模扼流圈內(nèi)的磁通方向相反，相互抵消，因此共模扼流圈對差模干擾沒有抑制的作用。差模扼流圈的組成和共模扼流圈一樣，只是兩個線圈的匝數(shù)和繞向均相同，當(dāng)差模干擾信號流過差模扼流圈時，兩組線圈在環(huán)形磁芯里產(chǎn)生方向相同的磁通量，因為差模干擾在兩組線圈上幅值相等相位相反，所以產(chǎn)
5生的磁通互相疊加，產(chǎn)生了很大的電感，因此對差模干擾起到抑制的作用。實(shí)際上，共模扼流圈的兩組線圈無法做到完全的對稱，于是便產(chǎn)生了漏電感，這是有利的，小的漏電感可以起到抑制差模干擾的作用，相當(dāng)于一個小的差模電感。于是很多人利用共模電感的漏電感抑制差模干擾，以此取代單獨(dú)的差模電感，或減小差模電感的電感量，節(jié)省了一定的空間和開銷。實(shí)際電感的高頻等效電路，除了電感參數(shù)以外，還有寄生電容和寄生電阻，其中寄生電容對電感的頻率特性影響最大。在實(shí)際應(yīng)用中電感工作頻率范圍擴(kuò)大電感諧振頻率的頻率范圍內(nèi)，關(guān)鍵是降低寄生電容。寄生電容和圈數(shù)，芯材，圍繞規(guī)律和其他因素，線圈，電感等盡可能繞組的電感線圈時，單層，以及輸入和輸出，線匝數(shù)重要的是在線圈繞組的核心部分，使每個小電容，總電容是由兩個串聯(lián)的寄生電容，總?cè)萘勘让慷蔚募纳萘啃?。電感器材料以及電感值的選取也要考慮很多因素。首先，磁芯材料頻率范圍寬，要保證最高頻率在1GHz，即在很高的頻率范圍內(nèi)有比較穩(wěn)定的磁導(dǎo)率，因此可采用軟磁鐵氧體作為磁芯材料，一般常用的鐵氧體有MnSi和MSi兩種。電感量的估算要考慮阻抗和頻率，共模扼流圈電感值取2 mH，差模扼流圈電感值取100 μΗ。本文設(shè)計的低頻無極燈電子鎮(zhèn)流器，在未接入EMI濾波電路時，利用EMC300A輻射傳導(dǎo)干擾測試儀進(jìn)行檢測，測試結(jié)果如圖2所示，橫坐標(biāo)為頻率范圍，縱坐標(biāo)為噪聲增益，紅色、藍(lán)色直線為規(guī)定的噪聲峰值與平均值增益標(biāo)準(zhǔn)線，被測產(chǎn)品的噪聲增益不可超過指定的標(biāo)準(zhǔn)。由圖可看出，未有EMI濾波電路的情況下，噪聲增益超標(biāo)較嚴(yán)重，主要集中在 0. 06MHz IMHz頻段范圍內(nèi)，即工作頻點(diǎn)和諧波點(diǎn)上；IMHz以上干擾信號幅度較低。在電子鎮(zhèn)流器中接入EMI濾波電路后，重新測試，結(jié)果如圖3所示，在測試的所有頻段范圍內(nèi)，得到的噪聲頻增益有所降低，基本滿足要求，說明通過計算選取合適的器件構(gòu)造的濾波器對傳導(dǎo)干擾的抑制具有較好的效果。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種抗電磁干擾及保護(hù)器，包括保險絲和熱敏電阻其特征在于，還包括由兩個電容 Cl、C2組成的差模濾波電容，兩個電容C3、C4組成的共模濾波電容，一個共模扼流圈Tl，一個差模扼流圈T2和電阻Rl、R2組成的泄放電阻；所述電容Cl兩端并聯(lián)接于共模扼流圈Tl的一端，共模扼流圈Tl的另一端與所述電容 C2并聯(lián)聯(lián)接；所述電阻R1、R2串聯(lián)后與電容C2、差模扼流圈T2的一端并聯(lián)；所述電容C3、C4并聯(lián)后與差模扼流圈T2的另一端相聯(lián)接，并作為輸出的兩端； 火線1通過所述保險絲與電容Cl的一端相連接，火線3通過熱敏電阻NTC與電容Cl 的另一端相連接，電容C3與電容C4的連接處引出連接線與零線2相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗電磁干擾及保護(hù)器，其特征在于所述電容C1、C2取電容為1沖、耐壓為400V的陶瓷電容，電容C3、C4取電容為3300pF、耐壓為400V的陶瓷電容，電阻R1、R2都取500 ΚΩ的電阻，共模扼流圈Tl電感值取2mH，差模扼流圈T2電感值取 100 μ H，所述扼流圈Tl、Τ2采用軟磁鐵氧體作為磁芯材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求廣2任意一項所述的一種抗電磁干擾及保護(hù)器，其特征在于所述軟磁鐵氧體采用MnSi或者NiSi。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于照明系統(tǒng)中的抗電磁干擾能力的電路，通過設(shè)計出合理的吸收緩沖電路，并計算及選取合適的器件構(gòu)造的濾波器，對傳導(dǎo)干擾的抑制具有較好的效果，將電磁干擾降低到最小的程度。
文檔編號H05B41/14GK202077249SQ201120071990
公開日2011年12月14日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者張海斌, 徐志望, 王亮, 鄭梁 申請人:杭州電子科技大學(xué)