滤波电路及装置的制作方法

1.本实用新型涉及滤波技术领域，尤其是涉及一种滤波电路及装置。


背景技术：

2.现有的高压直流电源电路，一般通过电容、电容 电感组成的lc滤波电路、电容 电阻组成的rc滤波电路等滤波电路，对电源进行滤波。然而这些滤波电路，都不可避免的需要使用到耐压值高的高压电容，而高压大容量的滤波电容的成本高、体积大，而且这些滤波电路，即使通过并联多个电容的方式，总的滤波电容容值也相对比较小，对滤除纹波及抑制较大的瞬时电流作用不明显。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种滤波电路及装置，能够有效滤除纹波及抑制瞬时浪涌。
4.一方面，根据本实用新型实施例的滤波电路，包括：电压输入端；信号滤除单元，与所述电压输入端电连接；有源滤波单元，与所述信号滤除单元电连接；钳位单元，与所述有源滤波单元电连接；电压输出端，与所述钳位单元电连接。
5.根据本实用新型的一些实施例，所述信号滤除单元包括滤波电容，所述滤波电容的第一端与所述电压输入端电连接，所述滤波电容的第二端接地。
6.根据本实用新型的一些实施例，所述有源滤波单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第一开关和第二开关；其中，所述第三电阻的第一端与所述电压输入端电连接，所述第三电阻的第二端与所述第四电阻的第一端电连接，所述第四电阻的第二端接地；所述第一电容与所述第三电阻并联，所述第二电容的第一端与所述电压输入端电连接，所述第二电容的第二端与所述第一开关的受控端电连接；所述第二电阻的第一端与所述电压输入端电连接，所述第二电阻的第二端与所述第一开关的第一端电连接，所述第一开关的第二端与所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端之间的连接点电连接；所述第一电阻的第一端与所述电压输入端和所述第一开关的受控端之间的连接点电连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第二端和所述第一开关的第一端之间的连接点电连接；所述第二开关的受控端与所述第二电阻的第二端和所述第一开关的第一端之间的连接点电连接，所述第二开关的第一端与所述电压输入端和所述电压输出端之间的连接点电连接，所述第二开关的第二端与所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端之间的连接点电连接。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述第一开关为三极管，所述第一开关的受控端为所述第一开关的基极，所述第一开关的第一端为所述第一开关的集电极，所述第一开关的第二端为所述第一开关的发射极；所述第二开关为三极管，所述第二开关的受控端为所述第二开关的基极，所述第二开关的第一端为所述第二开关的集电极，所述第二开关的第二端为所述第二开关的发射极。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述钳位单元包括压敏电阻，所述压敏电阻的第一端与所述第一电容的第二端电连接，所述压敏电阻的第二端接地。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述第四电阻的阻值不小于1mω。
10.根据本实用新型的一些实施例，还包括负载电阻，所述负载电阻的第一端与所述电压输出端电连接，所述负载电阻的第二端接地。
11.另一方面，根据本实用新型实施例的滤波装置，包括本实用新型上述方面实施例所述的滤波电路。
12.根据本实用新型实施例的滤波电路及装置，至少具有如下有益效果：信号滤除单元能够滤除外界及电路自身产生的高频小信号干扰；有源滤波单元可有效滤除高压直流电源输出的纹波以及抑制较大的瞬时电流；钳位单元可以使直流输出电压钳位在一固定值；该滤波电路能够增加滤波电路的等效电容，而无需采用高耐压值的电容，并且能够有效滤除高压直流电源输出的纹波及高频干扰，以及抑制较大的瞬时电流，增强电源的带载能力。
13.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
14.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
15.图1为本实用新型实施例的滤波电路的电路原理示意图；
16.附图标记：
17.信号滤除单元100、有源滤波单元200、钳位单元300。
具体实施方式
18.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
19.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
20.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
21.一方面，如图1所示，根据本实用新型实施例的滤波电路，包括信号滤除单元100、有源滤波单元200、钳位单元300、电压输入端hv_in和电压输出端hv_out；其中，输出电压通过电压输入端hv_in流入信号滤除单元100，信号滤除单元100用于滤除输入电压的高频小信号干扰；有源滤波单元200用于滤除输入电压的纹波及瞬时浪涌，形成直流输出电压；钳位单元300用于将直流输出电压钳位在一固定值，并通过电压输出端hv_out输出；其中，信
号滤除单元100、有源滤波单元200和钳位单元300依次电连接，并设置在电压输入端hv_in和电压输出端hv_out之间。
22.根据本实用新型实施例的滤波电路，信号滤除单元100能够滤除外界及电路自身产生的高频小信号干扰；有源滤波单元200可有效滤除高压直流电源输出的纹波以及抑制较大的瞬时电流，增强电源的带载能力；钳位单元300可以使直流输出电压钳位在一固定值，从而为后级电路提供稳定且带载能力强的高压直流电源。
23.具体地，如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，信号滤除单元100包括滤波电容c64，滤波电容c64的第一端与电压输入端hv_in电连接，滤波电容c64的第二端接地，滤波电容c64可以滤除外界及电路自身所产生的高频小信号干扰。
24.如图1所示，在本实用新型的一些实施例中，有源滤波单元200包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1、第二电容c2、第一开关q1和第二开关q2；其中，第三电阻r3的第一端与电压输入端hv_in电连接，第三电阻r3的第二端与第四电阻r4的第一端电连接，第四电阻r4的第二端接地；第一电容c1与第三电阻r3并联，第二电容c2的第一端与电压输入端hv_in电连接，第二电容c2的第二端与第一开关q1的受控端电连接；第二电阻r2的第一端与电压输入端hv_in电连接，第二电阻r2的第二端与第一开关q1的第一端电连接，第一开关q1的第二端与第三电阻r3的第二端和第四电阻r4的第一端之间的连接点电连接；第一电阻r1的第一端与电压输入端hv_in和第一开关q1的受控端之间的连接点电连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第二端和第一开关q1的第一端之间的连接点电连接；第二开关q2的受控端与第二电阻r2的第二端和第一开关q1的第一端之间的连接点电连接，第二开关q2的第一端与电压输入端hv_in和电压输出端hv_out之间的连接点电连接，第二开关q2的第二端与第三电阻r3的第二端和第四电阻r4的第一端之间的连接点电连接。
25.其中，第一开关q1和第二开关q2可采用三极管、场效应管、晶闸管、运算放大器、比较器等元器件；当第一开关q1和第二开关q2采用三极管时，第一开关q1的受控端为第一开关q1的基极，第一开关q1的第一端为第一开关q1的集电极，第一开关q1的第二端为第一开关q1的发射极；第二开关q2的受控端为第二开关q2的基极，第二开关q2的第一端为第二开关q2的集电极，第二开关q2的第二端为第二开关q2的发射极。
26.钳位单元300包括压敏电阻tvs1，压敏电阻tvs1的第一端与第一电容c1的第二端电连接，压敏电阻tvs1的第二端接地。需要说明的是，钳位单元300除了可以采用压敏电阻，也可以采用tvs二极管等。钳位单元300除了能够产生滤波效果外，也使直流输出电压钳位在一固定值。
27.在本实用新型的一些实施例中，还包括负载电阻rl，直流输出电压钳位在一固定值后，通过负载电阻rl为后级电路提供稳定的高压直流电压。
28.根据本实用新型实施例的有源滤波单元200，400v(也可以是其它的数值)的高压直流电可通过第一电阻r1和第二电阻r2分压，在a、b两点形成vab＝10v的端电压；q1、q2可以采用同型号的电流放大倍数为60以上的npn三极管。同时，为了使得在直流的条件下，q1和q2的放大倍数很小，几乎接近于零，第四电阻r4的阻值需要足够大，不下于1mω，例如2mω或是其它合理的数值。
29.如图1所示，当输入无干扰信号且电压为400v的直流电压时，由于第一电容c1两端
的电压不能突变，第三电阻r3相当于短路，压敏电阻tvs1两端的电压值为400v，而压敏电阻tvs1的稳压值为390v，当tvs1两端受到反向瞬态冲击时，它能以极快的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗；此时，第一电容c1通过第一电容c1和压敏电阻tvs1形成的回路、以及第一电容c1和第四电阻r4形成的回路充电，达到10v的稳定值。
30.当直流电压叠加交流干扰信号形成的输入电压大于400v时，一方面，由于c1两端的电压不能突变，压敏电阻tvs1两端的电压值超过390v，tvs1两端受到反向瞬态冲击，以极快的速度将其两极间的高阻抗变为低阻抗；此时，第一电容c1通过第一电容c1和tvs1回路充电，同时，q1和q2由截止状态变为放大状态，q2的基极电流增加、集电极与发射极之间的输出等效电阻减小，增加了c1通过c1和tvs1所形成的回路的充电电流，通过电流源和电压源的等效变换降低了电压的输出纹波，并抑制了瞬时浪涌。
31.当直流电压叠加交流干扰信号形成的输入电压小于400v时，由于c1通过c2和q1所形成的回路放电，导致q2的基极电流增加、集电极与发射极之间的输出等效电阻减小，c1还通过c1和r3所形成的回路、以及c1、r2和q1所形成的回路、以及c1、r2和q2所形成的回路、特别是c1和q2所形成的回路快速放电，对于a点，根据基尔霍夫电流定律，通过c1释能增加了输出电流，抑制了浪涌电流，通过电流源和电压源的等效变换降低了电压的输出纹波。
32.由此可见，根据本实用新型实施例的滤波电路，有效增加了高压直流电源滤波电路的等效电容，无需采用高耐压值的电容，仅适用低耐压值的电容即可，从而降低了成本和体积；而且，该电路能够有效滤除高压直流电源输出的纹波及高频小信号干扰，以及抑制较大的瞬时电流，增强了电源的带载能力。
33.另一方面，根据本实用新型实施例的滤波装置，通过采用上述的滤波电路，能够提供稳定的高压输出电源，对产品性能有很大的提升，提高产品的使用寿命。例如，在激光雷达(也可以是其它装置)中应用该滤波电路，能够输出稳定的高压直流电源，从而提高测距精度、增加元器件的使用寿命。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“进一步实施例”、“一些具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。