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抗高能浪涌直流电源滤波器

技术要求
1.一种抗高能浪涌直流电源滤波器,其特征是:包括一个共模滤波网络,一个差模滤波网络,在滤波网络输入端并入气体放电管,在滤波网络输出端并入压敏电阻,气体放电管和压敏电阻与地线相连接。

浪涌直流电源滤波器

抗高能浪涌直流电源滤波器

技术领域

1.本实用新型涉及一种直流电源滤波器,尤其适合于12V及以下直流电源。

背景技术

2.目前,电源滤波器在电源中起着十分重要的作用,电子设备的供电源存在各种EMI噪音,其中包括人为干扰源,如雷达、通信等设备在正常使用过程中发出的信号。这些设备工作时会在电缆上感应出电磁干扰信号。另外电子设备的开关或者点火装置在线路上也会造成电压浪涌。输入滤波器一方面阻止了电源内部产生的电磁干扰串到电源线上影响其它的设备,另一方面它阻止了电源线上的干扰串入电源内部,因此电源滤波器得到了越来越广泛的应用。

3.但是,在自然界中,还存在自然干扰源如雷电放电和天电干扰等。当这些干扰通过电力线路窜入时,能量可能很大,通过普通滤波器进行滤波后仍然会在线路上产生很高的过电压,造成设备的损害。

4.普通的电源滤波器一般采用图1所示的电路,其抗浪涌保护能力比较弱的原因是电路中只有储能元件,能量被存储在滤波器中,因此当干扰能量很大时,会出现很高的电压。因此普通滤波器对于通流容量比较大的雷电放电几乎不具备保护能力。

研究内容

5.为克服普通电源滤波器对雷电浪涌抑制的不足,本实用新型提供了一种复合滤波器,在普通电源滤波器的基础上加入雷电浪涌保护环节,使该滤波器同时具有大容量浪涌保护和EMI滤波双重功能,适用于电压比较低的直流电源。它包括一个共模网络,一个差模网络,在输入端并入气体放电管并构成第一级SPD,在输出端并入压敏电阻并构成第二级SPD,差模电感和共模扼流圈具有滤波和实现气体放电管和压敏电阻能量配合的双重作用。

6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:

7.采用两级SPD,第一级采用气体放电管,第二级采用压敏电阻,并利用电感作为退藕元件。在无雷电浪涌或者浪涌能量比较小的情况下,通过滤波电路吸收浪涌;当浪涌能量比较大的时候,压敏电阻开始动作;当浪涌能量进一步加大的时候,压敏电阻首先动作,其后与退藕元件一起触发气体放电管动作,使能量主要通过气体放电管释放。当浪涌为共模时,退藕元件主要由共模电感和差模电感组成;当浪涌为差模时,退藕元件主要由差模电感组成,另外由于实际的共模电感绕制不对称,两组共模扼流电感之间形成的漏感也同时起着抑制差模干扰并起着退藕的作用。

8.本实用新型的有益效果是:

9.可以在高频信号干扰或者浪涌能量很小时,研究的滤波器起着普通滤波器的作用。当浪涌能量加大后,压敏电阻和气体放电管先后启动。因此滤波器能承受高能量的浪涌比如雷电浪涌等。

10.利用普通滤波器的差模电感和共模电感作为退耦元件,实现压敏电阻和气体放电管的能量配合。差模电感和共模电感起着滤波和退耦的双重作用,因而复合滤波器能有效地将滤波器和防雷元件结合起来装配,结构紧凑。

附图说明

11.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

12.图1是典型的电源线路滤波器。

典型的电源线路滤波器

13.图2是研究的有抗浪涌能力的电源滤波器。

抗浪涌能力的电源滤波器

14.图3是研究的电源滤波器在共模的等效电路图。

共模的等效电路图

15.图4是研究的电源滤波器在差模下的等效电路图。

在差模下的等效电路图

具体实施方式

16.为了清楚说明本实用新型的目的、技术方案和优势,现在结合附图作进一步的介绍。

17.在图2中,输入端接入的R1和R2为放电电阻。在电源停止工作后使差模电容和和共模电容放电。

18.电路包括差模网络和共模网络。图3和图4分别为共模模式和差模模式的等效电路图。在不同干扰情况下,两种模式下网络由不同的元件构成:

19.共模网络在低能量共模干扰情况下,由共模扼流圈、共模电容Cyl和Cy2构成作用网络;在有高能量共模浪涌情况下由共模扼流圈、共模电容Cyl和CyUSPDpSro2构成作用网络。

20.差模网络在低能量差模干扰下,由差模电感、共模扼流圈漏感、差模电容Cx构成作用网络,在有高能量差模浪涌情况下由差模电感、共模扼流圈漏感、差模电容C;、SPD1, SPD2构成作用网络。

21.两级sro的配合采用滤波电感作为退耦电感。雷击瞬间在退耦元件上产生的突变电压为Ζ.Λ/ώ,当满足雷击瞬间产生的突变电压加上前级SPD2的残压高于后级启动电压,后级SPDl便正常启动。

22.在SPDl气体放电管的选择上,气体放电管的残压满足高于线路的工作电压1.2倍,以避免产生气体放电续流。