适用于航空用开关电源的EMI滤波模块的制作方法

适用于航空用开关电源的emi滤波模块
技术领域
1.本发明涉及适用于航空用开关电源的emi滤波模块。


背景技术：

2.开关电源的工作原理：使用一个开关器件（多为mosfet）进行高频开关对输入直流电（例如28v直流电压）进行斩波而将恒定直流转化为方波，再借助储能器件再将方波转化为带纹波的不同电压的直流电。这样的高速开关行为，以及半导体和储能器件寄生参数的影响（例如寄生电容电感引发的高频谐振等），开关电源本身将产生严重的噪声影响为其供电的前端供电设备，因此必须使用emi滤波器减少这样的噪声。此外，由于航空领域的特殊性，民航业界对机载设备都会根据do160g进行实验考核，emi滤波器作为电源模块的前端，除普通滤波功能外，还必须担起例如保护、缓启动等众多功能以通过适航实验的考核。


技术实现要素：

3.本发明目的是解决现有技术中的问题，而提供一种新型的适用于航空用开关电源的emi滤波模块。
4.为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：适用于航空用开关电源的emi滤波模块，包含有，顺序相连的保护电路、缓启动电路及噪声滤波电路，保护电路具有tvs管d1，缓启动电路具有电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电容c1、电容c2、二极管d2、稳压管d3及n沟道mos管，滤波电路具有电感l1、电感l2、共模电感l3、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7及电阻r5，tvs管d1负端分别接电阻r1第一端、电阻r2第一端、电容c3第一端及电感l1第一端，电阻r1第二端分别接电容c1第一端及二极管d2负端，电阻r2第二端分别接二极管d2正端、电阻r3第一端、电阻r4第一端及稳压管d3负端，tvs管d1正端分别接电容c1第二端、稳压管d3正端及n沟道mos管漏极，电阻r3第二端接n沟道mos管栅极，电容c2第二端分别接n沟道mos管源极、电容c3第二端及电感l2第一端，电感l1第一端接共模电感l3第一端，电感l2第二端接共模电感l3第二端，共模电感l3第三端分别接电容c4第一端、电容c5第一端及电容c6第一端，电容c5第二端接电阻r5第一端，电容c6第二端分别接电容c7第一端及机壳地，共模电感l4第四端分别接电容c4第二端、电阻r5第二端及电容c7第二端。
5.与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：1、高压、浪涌与雷电保护：根据do160g中的实验，模块将会承受80v、600v等持续时间不同的高电压，该模块能够提供高压保护和钳位，这样就能减小直接接在正负回线间的器件耐压值进而减小相应体积。2、缓启动：由于emi模块和开关电源模块都有电容跨接于正负回线之间，上电瞬间将产生极大的冲击电流，缓启动功能可以减慢电容所见的电压上升速度以此有效减小冲击电流。3、噪声滤除：使用lc滤波器分别对减小共模与差模的噪声水平。
附图说明
6.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
7.下面通过具体的实施方式连接附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
8.请参见图1，图中示出的是适用于航空用开关电源的emi滤波模块。
9.emi滤波模块由保护电路、缓启动电路及噪声滤波电路组成。
10.保护电路用于实现浪涌高压保护以及雷电防护。保护电路具有tvs管。结合适航实验中的需求与器件数据表中关于最高可承受耐受功率关于时间的曲线可以进行器件的选型。
11.缓启动电路用以减缓电容c3及其后跨接于正负回线之间的电容所面对的电压上升速率以此达到减小冲击电流的目的。缓启动电路具有电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电容c1、电容c2、二极管d2、稳压管d3及n沟道mos管。上电之初电容c1通过电阻r1充电防止输入电压抖动，电容c2通过电阻r2充电（电阻r4用于阻尼因此取值远小于电阻r2）以此缓慢改变n沟道mos管的栅极电压。稳压二极管d3用于避免n沟道mos管的栅极电压超过其最大耐压，二极管d2用于隔离两个电容充电回路。等效地看，n沟道mos管可以被视作一个无限大电阻慢慢变小，与后续电路组成的等效阻抗形成一个分压电路，由此改变了后续电路所见到的电压上电速度，这个速度可以通过改变电阻r2来改变。
12.滤波电路具有电感l1、电感l2、共模电感l3、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7及电阻r5。其中，电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电阻r5、电感l1及电感l2用以滤除差模噪声，它们组成了一个带阻尼的π型lc滤波器，可以提供-40db/dec的衰减，电容与电感的取值可以通过特定频点所需要的噪声衰减求得。电容c5与电阻r5串联用于提供阻尼，用于避免在滤波器谐振频率处的极大的正增益。共模电感l3以及电容c6、电容c7用以滤除共模噪声，他们组成了一个l形lc滤波器，共模电感在流过差模电流时，磁芯内磁场互相抵消因此不呈电感性而呈极低阻性，当流过共模电流时，磁场方向一致互相极强，呈现高阻抗感性，此时电容c6、电容c7提供了低阻抗的回路用以旁路共模噪声。根据各类安规，直流设备的y电容容值不能超过33nf，因此电容c6、电容c7一般取值固定，而共模电感l3则也可以根据特定频点所需要的噪声衰减求得。
13.而以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。


技术特征：
1.适用于航空用开关电源的emi滤波模块，其特征在于，包含有，顺序相连的保护电路、缓启动电路及噪声滤波电路，保护电路具有tvs管d1，缓启动电路具有电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电容c1、电容c2、二极管d2、稳压管d3及n沟道mos管，滤波电路具有电感l1、电感l2、共模电感l3、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7及电阻r5，tvs管d1负端分别接电阻r1第一端、电阻r2第一端、电容c3第一端及电感l1第一端，电阻r1第二端分别接电容c1第一端及二极管d2负端，电阻r2第二端分别接二极管d2正端、电阻r3第一端、电阻r4第一端及稳压管d3负端，tvs管d1正端分别接电容c1第二端、稳压管d3正端及n沟道mos管漏极，电阻r3第二端接n沟道mos管栅极，电容c2第二端分别接n沟道mos管源极、电容c3第二端及电感l2第一端，电感l1第一端接共模电感l3第一端，电感l2第二端接共模电感l3第二端，共模电感l3第三端分别接电容c4第一端、电容c5第一端及电容c6第一端，电容c5第二端接电阻r5第一端，电容c6第二端分别接电容c7第一端及机壳地，共模电感l4第四端分别接电容c4第二端、电阻r5第二端及电容c7第二端。

技术总结
本发明公开适用于航空用开关电源的EMI滤波模块，包含有，顺序相连的保护电路、缓启动电路及噪声滤波电路，保护电路具有TVS管D1，缓启动电路具有电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、二极管D2、稳压管D3及N沟道MOS管，滤波电路具有电感L1、电感L2、共模电感L3、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7及电阻R5。本发明的有益效果在于：1、高压、浪涌与雷电保护。2、缓启动。3、噪声滤除。噪声滤除。噪声滤除。


技术研发人员：屠俊杰 陈意辉 华洁
受保护的技术使用者：上海航空电器有限公司
技术研发日：2020.10.26
技术公布日：2022/5/16