[发明专利]一种抗电磁干扰的隔离端子

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔离端子，尤其涉及一种将电路板垂直拼接，并 使用平板式变压器作为信号隔离部件，从而具有较强抗电磁干扰能力 的隔离端子，属于测试仪器仪表技术领域。

背景技术

隔离端子也称为模拟信号隔离器或者信号隔离放大器。它是安装 在工业生产过程中进行信号处理的中心计算机和分布在生产现场的设 备、仪表、传感器之间的装置，具有将现场采集信号进行电气隔离、 放大、线性化、设置报警、安全保护等方面的作用。隔离配电器是隔 离端子系列产品中的一种类型。它的输入端具有为外接的二线制现场 变送器供电的功能，同时接收这个现场变送器的信号。

隔离端子所要隔离的输入信号包括：电压信号、电流信号、各种 变送器信号、表征温度的热电阻信号、表征温度的热电偶信号、开关 量信号等。

隔离端子最重要的性能是使输入输出各部分在电气上相互隔离， 即隔离端子的输入输出各部分之间不存在共同的电位参考点，这称之 为“隔离”。实现信号隔离的常用技术手段有两种。第一种是采用光 电耦合器。光电耦合器适合于隔离脉冲数字信号，使用范围比较有限。 第二种是采用变压器。变压器既可以作为电源变换元件使用，也可以 使用在脉冲数字信号和模拟信号的隔离上，因此在隔离端子中的使用 范围较广。

对于使用变压器作为信号隔离部件的隔离端子而言，变压器的性 能对隔离端子的工作精度、稳定度、隔离强度等主要参数的影响是非 常重要的。如图1所示，常规的变压器是使用漆包线在磁性材料框架 上绕制而成。对于漆包线的绕制，无论是机器绕制还是手工绕制都会 带来工艺上的差别，进而带来产品性能的差别，从而降低产品性能的 可控性。尤其在追求产品小型化的今天，隔离端子中的小型变压器(指 小于10mm直径的磁环构成的变压器)绕制主要是依赖手工，这就给产 品性能带来更明显的离散度。

另一方面，隔离端子大多使用在工业生产的现场中，工作环境比 较恶劣，尤其是电磁干扰几乎是无法避免的。这种电磁干扰会使隔离 端子处于不正常的工作状态。为了解决这一问题，隔离端子必须满足 两个基本要求：第一是解决各种设备、仪表“地”之间的差，即信号 参考点的电位差；第二是具有较强的电磁兼容(Electro Magnetic Compatibility，简写为EMC)能力。

国际电工委员会发布的IEC61000-4-3标准，其中规定了被测试件 受空间射频电磁场辐射抗扰度的试验条件。这个标准规定在工业环境 中电磁场强定为10V/M。按照电磁兼容的国际标准，要求隔离端子做 到：在电磁干扰环境中能正常工作，无性能降低或故障，保证精确度、 稳定性等参数变化在规定范围内。同时隔离端子作为电磁骚扰源而产 生的电磁强度也要控制在规定范围内，减弱它对环境的电磁污染。

人们针对电磁兼容问题进行了大量的研究，提出了很多抗电磁干 扰的技术措施。但是在现有技术中，可以借鉴的文献研究大多局限于 针对使用一块印刷电路板，即有关产品均是将元器件安装在一块印刷 电路板上的情况。经过实践证明，这种设计方案并不能从根本上提高 隔离端子的电磁兼容能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种抗电磁干扰的隔离端 子。该隔离端子创造性地使用两块垂直拼接的印刷电路板，并使用平 板式变压器作为信号隔离部件，可以有效提高抗电磁干扰的能力。

为实现上述的目的，本发明采用下述的技术方案：

一种抗电磁干扰的隔离端子，其特征在于：

所述隔离端子包括主电路板和端子接口板，所述主电路板垂直插 接在所述端子接口板之上；

所述主电路板上包括信号输入部分、信号输出部分和电源模块， 三部分之间由壕沟进行隔离。

其中，所述壕沟不间断地通到所述主电路板与所述端子接口板的 连接端。

所述电源模块中包括电源变压器，所述电源变压器位于所述主电 路板的一隅。

所述主电路板上还具有作为信号输入部分、信号输出部分和电源 模块之间信号通路的隔离变压器。

所述电源变压器和所述隔离变压器为平板式变压器。

所述平板式变压器中，初级和次级的绕组由布置在印刷电路板板 面上的铜箔导线实现；所述印刷电路板为多层电路板，分属于初级和 次级的铜箔导线分别布置在印刷电路板的不同层板面上。

在分别布置初级和次级的铜箔导线的不同层板面之间设置有作为 屏蔽层的铜箔层。