[发明专利]极低谐波干扰电源装置

说明书

技术领域

本发明属于电源技术领域，特别是一种输入电压范围宽、输出谐波干扰极低的电源装置。

背景技术

抗电磁环境设备中，由于其要求体积小，输入电压范围宽，供电系统中大量使用了DC/DC电源模块，而DC/DC电源由于其工作模式的缘故，必然产生谐波干扰，串入后级电路中，影响后级电路正常工作。例如光纤陀螺采集到的信号有时幅度比较小、脉冲宽度又窄，如果使用的电源模块产生的谐波比较大，会造成系统无法提取有用信号或误把谐波信号认为是有用信号进行采集处理。

DC/DC电源产生的谐波为共模干扰信号，采取一般的LC滤波电路进行滤波，收效甚微，对滤除谐波干扰信号基本上不起作用。由于谐波干扰滤除比较困难，目前通用DC/DC电源模块谐波干扰都比较大，不适合在对谐波干扰要求比较高的系统中使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极低谐波干扰的电源模块，能够应用于要求输入电压范围宽、谐波干扰信号极小的抗电磁环境设备中。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种极低谐波干扰电源装置，包括安装在壳体内的输入EMI滤波电路、功率开关管交流回路、输出整流器交流回路、输出EMI滤波电路、PWM控制电路以及隔离反馈电路，其特征在于：所述的壳体为金属管壳，金属管壳中采用了以下滤波措施：

a、最上面设有一个由四层PCB板组成的滤波层，其中顶层PCB板的下面和底层PCB板的上面铺铜，中间两层PCB板均为两面铺铜，四层PCB板铺铜面之间绝缘，用导电螺钉将四层铺铜PCB板与金属管壳连接，底层PCB板的下面设有输入EMI滤波电路以及输出EMI滤波电路，两滤波电路的地线与中间铺铜层蚀刻的线路电连接并接入金属管壳；

b、中间设有一个由四层PCB板组成的屏蔽层，四层PCB板均为两面铺铜，铺铜面之间绝缘，且顶层和底层为裸露铜箔，与金属管壳电连接，并用导电螺钉固定到金属管壳上；

c、最下面设有一个由四层PCB板组成的主控层，其中顶层PCB板的下面和底层PCB板的上面铺铜，中间两层PCB板均为两面铺铜，四层PCB板铺铜面之间绝缘，主控层上设置有PWM控制电路、功率开关管交流回路、输出整流器交流回路和隔离反馈电路，上述电路的地线与中间铺铜层蚀刻的线路电连接并接入金属管壳。

在上述基本技术方案的技术上，增加进一步的技术方案：

根据需要，设置一组穿心电容穿过并连接于滤波层与主控层上，电源装置的输入及输出导线均通过穿心电容进入或离开金属管壳屏蔽体，并且每个穿心电容地线端接入金属管壳屏蔽体上。

本发明采用金属管壳，实现高斯外壳的作用，使电源装置成为一个屏蔽体。中间的屏蔽层，与金属管壳电连接良好，与金属管壳形成电磁屏蔽装置；最上面的滤波层和最低下面的主控层采用穿心电容进行电学连接，这样的结构作用是实现了整个产品对外辐射屏蔽的作用。

另一方面，本发明还在电源装置中的电路部分作出了以下改进：

a、输入EMI滤波电路中，在电源输入端设有两个电容C20、C21和一个共模扼流圈L1组成一个二阶共模滤波器，二阶共模滤波器后连接由两个共模电容以及一个差模电容组成的平衡线EMI滤波器E1，其中两个共模电容共同端接入金属管壳，通过平衡线EMI滤波器E1的输出分别进入大功率贴片EMI滤波器E2和E3，滤波器E2和E3都是由两电容夹一电感组成，经过以上滤波处理的电源分别通过穿心电容E4和E5作为输入EMI滤波电路的输出端Q1及Q2；

b、功率开关管交流回路中，在输入端Q1及Q2之间串接一个由二极管D2、D3、电感L2和电容C1组成的无源无损吸收电路，其中电容C1跨接在MOS管D1与电感L2之间；设置由电感L6、电容C2组成的谐振吸收电路，其中电感L6串接于变压器TR与MOS管D1之间，电容C2跨接于变压器TR与MOS管D1之间；

c、输出整流器交流回路中，设置一个跨接于二极管D18两端的由电阻R56、电容C60组成的RC吸收回路，和一个跨接于二极管D19两端的由电阻R57、电容C61组成的RC吸收回路；

d、输出EMI滤波电路的组成与输入EMI滤波电路相同。