[实用新型]一种宽带共模电感及应用该电感的隔离电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电子测量设备，尤其涉及一种抗高频高速共模干扰的信号隔离电路及其电路内的宽带共模电感器件。

背景技术

隔离电路可将输入侧的电信号传递到输出侧，但输入侧和输出侧之间在电气上是隔离的，或者说是绝缘的，输入侧和输出侧之间只存在一个较小的电容。

    隔离电路可以提高测量时的共模抑制比，减少干扰，改善信号质量，也可以隔绝危险电压，保护设备和人身安全。在多通道同时测量时，隔离电路还可以防止因通道间共地造成的短路事故。

随着社会对节能环保的越来越重视，可以高效处理电能的电力电子设备的使用越来越广泛。电力电子设备的特点之一是往往含有高频开关脉冲。在对这些设备进行控制、测试和调试时，往往需要用到隔离电路。虽然隔离电路本身可以在一定程度上提高测量时的共模抑制比，减少干扰，但是由于隔离电路输入侧和输出侧之间始终存在一个的电容，虽然数值比较小，但是对高速共模脉冲仍旧呈现低阻抗，会将共模干扰耦合到差模输出信号中，使输出信号畸变，得到错误的测量结果，或者使后续电路误动作。

如图1 所示，输入差模信号Vd接在隔离电路1的输入端2和隔离电路1的输入侧参考点3之间，在隔离电路1的输出端4和输出侧参考点5之间得到隔离后的差模输出信号。隔离电路1的隔离层6两侧构成一个电容7。通常输入信号参考地8与输出侧参考地9间有电位差，即共模电压Vc。此共模电压Vc直接加在隔离壁垒6上，也即Vc直接加在电容7上，见等效电路图2。虽然电容7通常较小，一般在数pF至数十pF，但对高dV/dt的共模信号呈低阻抗，使高速共模信号可以耦合到隔离电路的输出侧，干扰了输出差模信号。

对于低带宽隔离电路，差模信号频率较低，可以在输出侧接低通滤波器，滤除或减弱高频高速共模干扰。对于高速隔离电路，包括数字隔离电路和宽带模拟隔离电路，需要处理高速、宽带的差模信号，就不能在输出侧加低通滤波，故很难去除高频高速共模干扰。

发明内容

本实用新型提供了一种差模漏抗小，对差模信号具有良好的高频特性的宽带共模电感；解决现有技术中共模电感存在的对于差模信号的高频特性不理想的技术问题。

本实用新型同时还提供一种抗高频高速共模干扰能力强，尤其是脉冲共模干扰的能力好，使得隔离电路在高频高速共模干扰环境下工作时，能得到干净、准确的宽带差模输出信号，可以在多场合使用的应用宽带共模电感的隔离电路；解决了现有技术中存在的高频高速环境使用时，很难除去干扰，输出效果不理想的技术问题。

本实用新型的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种宽带共模电感，包括磁芯，在磁芯上绕有同轴电缆。数字隔离电路或者宽带模拟隔离电路，差模信号带宽从直流到数百MHz以上，尤其是模拟隔离电路，输入信号幅度可能比较微弱，又有强共模干扰影响，需要一种高带宽，全屏蔽，阻抗匹配的宽带共模电感。为此，选用同轴电缆作为导线，同轴电缆本身具有高带宽，全屏蔽，阻抗匹配的特性，再加上芯线与屏蔽层的紧密耦合，使得共模电感的差模漏抗很小，对差模信号有良好的高频特性。将同轴电缆绕在磁芯上，通常是用磁环，可以得到更小的体积和更高的共模电感值。

磁芯的形状可以为矩形，U、E、I形等等，作为优选，所述的磁芯为环形磁芯，所述的同轴电缆为宽带同轴电缆，同轴电缆包括芯线和屏蔽层。环形的磁芯可以在较小体积下得到较高的电感值，同轴电缆的芯线接信号，同轴电缆屏蔽层接参考地。

作为优选，所述的磁芯为圆环形，磁芯的直径小于20mm，高度小于20mm，所述的同轴电缆的直径小于4mm，频带大于100MHz。选择高磁导率微型磁环和外径小的同轴电缆，可用比较短的电缆得到足够的共模电感量。