一种兼容G3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路的制作方法

本发明涉及电力电子滤波，尤其涉及一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路。

背景技术：

1、当前民用低压配电网络中接入大量无emi滤波的非线性劣质负载，以劣质电动车辆充电器为典型代表，该类负载持续向电网注入低频高幅值谐波、周期性电压尖峰脉冲，造成电网电压波形严重畸变。而在搭载 g3-plc 电力载波通信的开关电源设备中，为抑制开关电源高频开关噪声反向馈入电力线、避免恶化载波通信信噪比，常规电路采用交流输入端配置单级x2安规电容串联差模电感的滤波拓扑。该拓扑结构简单，能够抑制mhz频段高频开关噪声，广泛应用于民用低成本载波供电电源。

2、但是，上述滤波拓扑存在下列缺陷：

3、1、常规差模电感磁芯饱和电流余量低，电网低频谐波持续激励下，磁芯发生反复局部饱和，电感发热严重，长期运行出现漆包线绝缘老化、匝间短路烧毁；

4、2、电网瞬时尖峰浪涌直接施加于单级x电容两端，电容介质长期承受交变冲击应力，极易出现容量衰减、鼓包击穿，设备失效故障率高；

5、3、常规滤波电路无分级阻抗设计，为保障滤波效果通常选用大容量电容、大感量电感，对20khz~500khz的g3载波通信频段造成严重衰减，通信灵敏度下降、丢包误码率升高；

6、4、现有防护方案多为单纯增加器件参数或增设有源滤波电路，前者恶化载波通信性能，后者成本高、体积大、结构复杂，不适合民用小型化开关电源批量生产。

7、综上所述，现有常规滤波拓扑难以兼顾恶劣电网元器件防护、载波信号低衰减传输和低成本无源集成。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，其能够在不增加复杂有源器件、不改动电源主拓扑的前提下，实现电网谐波冲击防护、双向电磁干扰抑制和载波信号无损耗传输，同时兼顾低成本与高可靠性。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，包括交流输入端子、浪涌抑制模块、上电缓冲限流模块、分级式emi滤波模块和整流稳压模块；分级式emi滤波模块包括前置x2安规电容、共模电感、抗饱和差模电感和后置x2安规电容；交流输入端子的输出端连接有火线和零线，火线和零线之间并联有压敏电阻以构成浪涌抑制模块，浪涌抑制模块下游的火线上串联有ntc热敏电阻以构成上电缓冲限流模块，上电缓冲限流模块下游的火线和零线之间并联前置x2安规电容，前置x2安规电容下游的火线和零线分别与共模电感的两个线圈串联，共模电感下游的火线上串联抗饱和差模电感，抗饱和差模电感下游的火线和零线之间并联后置x2安规电容，后置x2安规电容下游的火线和零线连接整流稳压模块。

4、作为优选，所述压敏电阻型号为14d471k。

5、作为优选，所述ntc热敏电阻型号为5d-11，常温标称电阻5ω。

6、作为优选，所述前置x2安规电容和后置x2安规电容的总容量≤0.33μf。

7、作为优选，所述前置x2安规电容的容量为0.22μf，后置x2安规电容的容量为0.1μf。

8、作为优选，所述共模电感采用双线对称并绕工艺，电感量为10mh~20mh。

9、作为优选，所述抗饱和差模电感采用锰锌高bs磁芯，电感量为1mh。

10、作为优选，用于额定功率40w的开关电源时，所述抗饱和差模电感的饱和电流≥3a。

11、本发明的优点是：

12、1、元器件防护性能优异：采用压敏电阻+ntc热敏电阻前置防护结构，削弱电网谐波冲击能量，消除差模电感磁饱和现象，降低x电容介质疲劳损耗；恶劣电网下连续工作1000小时，电感温升不超过12k，电容容量衰减低于2%，大幅延长设备使用寿命；

13、2、载波通信兼容性强：采用分级小容量电容+低感量差模电感的专属参数组合，规避滤波器件对g3载波频段的信号衰减，通信信噪比提升8db，丢包率由常规电路的4.2%降至0.3%；

14、3、双向干扰隔离：既能阻隔电网侧外部谐波干扰，又能抑制开关电源内部高频噪声反流，双向优化电磁兼容性能，满足gb/t17626电磁兼容国家标准；

15、4、低成本易量产：全部采用无源通用元器件，无需有源控制芯片，电路结构简洁、pcb 占用面积小，可直接兼容现有载波开关电源电路板型，量产成本增幅极低；

16、5、恶劣电网适配性广：针对性适配搭载大量劣质电瓶车充电器的畸变电网，适用于老旧小区、乡村低压配电网络等工况复杂的应用场景。

1.一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，其特征在于，包括交流输入端子、浪涌抑制模块、上电缓冲限流模块、分级式emi滤波模块和整流稳压模块；分级式emi滤波模块包括前置x2安规电容、共模电感、抗饱和差模电感和后置x2安规电容；交流输入端子的输出端连接有火线和零线，火线和零线之间并联有压敏电阻以构成浪涌抑制模块，浪涌抑制模块下游的火线上串联有ntc热敏电阻以构成上电缓冲限流模块，上电缓冲限流模块下游的火线和零线之间并联前置x2安规电容，前置x2安规电容下游的火线和零线分别与共模电感的两个线圈串联，共模电感下游的火线上串联抗饱和差模电感，抗饱和差模电感下游的火线和零线之间并联后置x2安规电容，后置x2安规电容下游的火线和零线连接整流稳压模块。

2.根据权利要求1所述的一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，其特征在于，所述压敏电阻型号为14d471k。

3.根据权利要求1所述的一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，其特征在于，所述ntc热敏电阻型号为5d-11，常温标称电阻5ω。

4.根据权利要求1所述的一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，其特征在于，所述前置x2安规电容和后置x2安规电容的总容量≤0.33μf。

5.根据权利要求1所述的一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，其特征在于，所述前置x2安规电容的容量为0.22μf，后置x2安规电容的容量为0.1μf。

6.根据权利要求1所述的一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，其特征在于，所述共模电感采用双线对称并绕工艺，电感量为10mh~20mh。

7.根据权利要求1所述的一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，其特征在于，所述抗饱和差模电感采用锰锌高bs磁芯，电感量为1mh。

8.根据权利要求1所述的一种兼容g3载波与抗谐波的开关电源输入滤波保护电路，其特征在于，用于额定功率40w的开关电源时，所述抗饱和差模电感的饱和电流≥3a。