一种抗电磁干扰的隔离端子制造技术

本发明专利技术公开了一种抗电磁干扰的隔离端子。该隔离端子包括主电路板和端子接口板，主电路板垂直插接在端子接口板之上；并使用低漏磁、低扰度的平板式变压器作为信号隔离部件。主电路板上包括信号输入、信号输出和电源模块三部分，三部分之间由壕沟进行隔离，壕沟不间断一直通到端子接口板上，壕沟上不布置走线。本隔离端子采用新颖巧妙的电路板结构设计，能够满足空间射频调幅电磁场对电磁兼容能力的要求，并且有利于充分利用产品内部空间，使产品体积小型化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种隔离端子，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。
技术介绍
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l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 MagneticCompatibility，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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用下述的技术方案 —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。 所述电源模块中具有一组为现场变送器供电的隔离电源，所述主电路板上还具有 电流型隔离器； 所述隔离电源与所述现场变送器以及电流型隔离器组成闭合的回路。 所述电流型隔离器以电流方式采集所述现场变送器的信号，将所述信号隔离传送到所述信号输出部分。 所述电流型隔离器在隔离传送过程中的电能消耗由所述隔离电源提供。 本专利技术所提供的隔离端子采用新颖巧妙的电路板结构设计，并使用了平板式变压器作为电源和信号隔离元件，不仅可以满足空间射频调幅电磁场对电磁兼容能力的要求，并且有利于充分利用产品内部空间，使产品体积小型化。附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。 图1是传统隔离端子中采用漆包线绕制的变压器的示意图； 图2为本隔离端子内部的印刷电路板的组装示意图； 图3为本隔离端子中的主电路板的布局示意图； 图4为本隔离端子中使用的平板式变压器的示意 图5为一种常规的隔离配电器的电路原理方框图； 图6为本专利技术所提供的一种低功耗的隔离配电器的电路原理方框图； 图7为常规的隔离配电器和本专利技术所提供的新型隔离配电器的功率消耗比较示意图； 图8为常规的隔离配电器和本专利技术所提供的新型隔离配电器的工作过程温升比 较示意图。具体实施例方式如图2所示，本隔离端子内部的印刷电路板分为两块，其中一块印刷电路板垂直 插接在另外一块印刷电路板之上。在图2中，垂直放置的印刷电路板是主电路板，水平放置 的印刷电路板是端子接口板。在本隔离端子中，将传统的单电路板修改为相互垂直的双电 路板，不仅有效提高了抗电磁干扰的能力，而且有利于充分利用隔离端子内部的空间，使产 品体积小型化。 如图3所示，主电路板上的电路分为信号输入、信号输出和电源模块三个部分。这 三个部分的具体电路可以采用现有的成熟设计方案，在此就不详细赘述了。与现有产品所 不同的是，在主电路板上按照输入、输出的"地"的不同划分隔离功能区域，设置专门的壕沟 作为各个隔离功能区域的分界，并使壕沟不间断地一直通到相互垂直的二块印刷电路板的 连接端。在壕沟上不布置任何的走线。 在本隔离端子中，电源模块将外部的24V DC隔离分为二组相互隔离的电源，分别 给信号输入部分和信号输出部分供电。电源变压器布置在主电路板右上角的一隅，以便使 干扰源处于电路板的一隅，减少对整个电路板的影响。信号输入部分的作用在于接收外来 信号并进行放大、线性化等处理之后经过隔离变压器传到信号输出部分。信号输出部分将 信号输入部分传过来的信号变换为标准信号传输到下一级仪表接口 。隔离变压器作为三个 部分之间的信号通路，使信号输入、信号输出和电源模块之间在电气上相互隔离，即这三个 部分没有电气上的共同"地"参考点。这样可以有效解决信号参考点的电位差问题。 在生产过程中，本隔离端子需多次对其中使用的电源变压器和隔离变压器进行隔 离强度检测，以保证信号隔离的强度。在传统隔离端子中，电源变压器和隔离变压器大多采 用如图l所示的由漆包线绕制的变压器。这种绕制过程耗时费工，而且存在手工绕制本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，朱爱松，谢翔，
申请(专利权)人：北京维盛新仪科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]