具有抗电磁干扰和瞬变抑制功能的滤波模块制造技术

本实用新型专利技术公开一种具有抗电磁干扰和瞬变抑制功能的滤波模块，包括：气体放电管、第一电感、瞬态抑制二极管、第二电感、第一电容和第二电容；其中，气体放电管的第一端与第一电感的第一端连接；第一电感的第二端与瞬态抑制二极管的第一端、第一电容的第一端和第二电感的第一端均相连；第二电感的第二端与第二电容的第一端连接；气体放电管的第二端、瞬态抑制二极管的第二端、第一电容的第二端和第二电容的第二端相连接，且均接地；气体放电管的第一端和第二电容的第一端连接到负载。滤波模块具有尖峰瞬变脉冲抑制、浪涌抑制和ＥＭＩ抑制三大功能，减小了实现同样效果的体积，降低了用户的采购成本，提高产品的竞争力。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及滤波模块，更具体而言，涉及具有抗电磁干扰和电磁抗扰性功能 的滤波模块。
技术介绍
电子系统和网络线路上，经常会受到外界瞬时过电压的干扰，这些干扰源主要包 括由于通断感性负载或启停大功率负载，线路故障等产生的操作过电压；由于雷电等自 然现象引起的雷电浪涌。这种过电压(或过电流)称为浪涌电压(或浪涌电流)，是一种瞬 变干扰。浪涌电压会严重危害电子系统的安全工作。消除浪涌噪声干扰，防止浪涌危害一 直是关系电子设备安全可靠运行的核心问题。为了避免浪涌电压损害电子设备，一般采用 分流防御措施，即将浪涌电压在非常短的时间内与大地短接，使浪涌电流分流入地，达到削 弱和消除过电压、过电流的目的，从而起到保护电子设备安全运行的作用。目前，电磁干扰滤波器是抑制传导干扰的最重要手段并已广泛应用于各类军事装 备和民用设备中。传统的电磁干扰滤波器采用的浪涌抑制器件一般为气体放电管、瞬态电 压抑制器、硅二极管等。这些器件的工作原理不同，但有相似的伏安特性，即两端电压低于 规定电压时，通过电流很小，而当两端电压高于规定电压后，通过电流会呈指数规律增长。 这一伏安特性使其能同时满足浪涌抑制泻流和限幅的要求，因而也就成为浪涌抑制的主导 器件。单独采用上述器件中的一种，虽然都对尖峰电压有一定的抑制作用，但各自都有 缺点。例如气体放电管残压较高，反应时间慢100ns)，动作电压精度较低，有跟随电流 (续流)；而瞬态电压抑制器耐流能力差，通流容量小，一般只有几百安培。因此根据具体 的应用场合，一般采用上述器件中的一个或者几个的组合来组建相应的保护电路。但是，现有的采用上述器件的电磁干扰滤波器对于持续几个毫秒以上的瞬变振 荡、浪涌电压以及对于纳秒级上升沿的尖峰电压等的抑制效果都很差，不能同时满足抑制 上述干扰的要求。而且，现有的滤波装置体积大，占用空间多。如果需要同时对持续几个毫 秒以上的瞬变振荡、浪涌电压以及对于纳秒级上升沿的尖峰电压进行抑制，则需要购买不 同的抑制器件，导致成本增加。因此，需要一种具有改进的组合功能的滤波模块，对持续几个毫秒以上的瞬变振 荡、浪涌电压以及对于纳秒级上升沿的尖峰电压等都具有良好的抑制效果，有效提高武器 装备和民用设备应对复杂电磁效应环境的能力。并且希望该滤波模块体积小，成本低，以增 加产品竞争力，从而迅速改变我国目前军事装备(系统)的落后状态。
技术实现思路
因此，本技术的目的在于提供一种能够克服上述缺点的滤波模块。根据本技术的一个实施例的具有组合功能的滤波模块包括气体放电管、第一电感La、瞬态抑制二极管V2、第二电感Lb、第一电容Cl和第二电容C2 ；其中，所述气体放电管Vl的第一端与所述第一电感La的第一端连接；所述第一电感La 的第二端与所述瞬态抑制二极管V2的第一端、所述第一电容Cl的第一端和所述第二电感 Lb的第一端均相连；所述第二电感Lb的第二端与所述第二电容C2的第一端连接；所述气 体放电管Vl的第二端、所述瞬态抑制二极管V2的第二端、所述第一电容Cl的第二端和所 述第二电容C2的第二端相连接，且均接地；所述气体放电管Vl的所述第一端和所述第二电 容C2的第一端连接到负载。因此，本技术通过将尖峰瞬变脉冲抑制、浪涌抑制和EMI抑制三大功能有机 的整合在同一个抗电磁干扰(EMI)/电磁抗扰度(EMS)组合功能电源滤波装置中，减小了 实现同样效果的体积，降低了用户的采购成本，提高产品的竞争力。目前国内还没有类似产 品，产品的成功研发可以填补国内产品空白，有效提高武器装备应对复杂电磁效应环境的 能力，并实现良好经济效益。附图说明为了阐释本技术，下文将参照附图描述本技术示例性实施例，其中图IA示出开关在断开瞬间电压的变化示意图；图IB示出电快速瞬变脉冲群产生原理示意图；图2A示出单个瞬变脉冲信号的波形示意图；图2B示出电快速瞬变脉冲群的重复频率示意图；图3示出根据本技术的一个实施例的滤波模块的电路原理图；图4示出根据本实用的一个新型实施例的EMI/EMS组合功能直流电源滤波模块的 插入损耗曲线；图5示出根据本实用的一个新型实施例的具有EMI/EMS组合功能的直流电源滤波 模块的外壳尺寸的示意图。具体实施方式本技术公开的滤波模块包括气体放电管、瞬态抑制二极管和一级滤波电路， 其中，气体放电管和瞬态抑制二极管组合形成尖峰、浪涌抑制电路，而进一步与一级滤波电 路的结合可同时实现对抑制尖峰、浪涌干扰和传导干扰的抑制，从而实现高插入损耗、小体 积无源电磁干扰滤波模块。如已知的那样，电子系统和网络线路上经常会受到外界瞬时信号的干扰，这些外 界瞬时信号例如快速瞬变脉冲群、浪涌信号等等。电快速瞬变脉冲群快速瞬变脉冲群将引起数字系统的位错、系统复位、内存错误以及死机等现象。 在IC输入端，快速瞬变脉冲群对寄生电容充电，经过累积，最后达到并超过IC芯片的抗扰 度电平。可能出现这样的情况几个脉冲(或短时间的脉冲群)不会引起数字系统失效，而 长时间的脉冲群将使装置失效。微处理器及外围器件的各个逻辑元件都有相应的电平和噪 声容限，外来噪声只要不超过这些元件的容限值，系统就能维持正常；一旦侵入系统的噪声 超过了某种容限，就可能造成微处理器系统出错，成为装置误动、拒动的重要原因。电快速瞬变脉冲群是在切换感性负载瞬变过程中产生的，如继电器触点弹跳动 作、马达、定时器等断开时引起的一系列短上升时间、高重复率和低能量的瞬变干扰脉冲 群。图IA和图IB以机械开关触点之间放电过程为例示出发生电快速瞬变脉冲群的物理过 程。图IA示出开关在断开瞬间电压的变化示意图，图IB示出电快速瞬变脉冲群产生原理 示意图。如图IA所示，当开关触点断开时，由于感性负载(例如电感)中的电流不能突变， 感性负载上会产生一个很高的反电动势来维持原来的电流，根据楞次定律，这个电动势E 为E = (ΙΦ/dt =-L(di-dt)其中Φ为电感中的磁通，L为电感，i为电感中流过的电流，t为时间。当开关断 开时，要维持电感中的电流，只有击穿触点之间的空气，利用电弧来导通。电弧是指当加在 气体上的电场强度较强时，气体中的自由电子或离子能获得足够的能量撞击其他原子或分 子，产生辉光放电，因此产生更多的自由电子和离子，形成导电气体。这种辉光放电能产生 很强的电磁辐射。参见图1B，假设触点从、开始逐渐分开，当触点之间的电压(V1)超过绝缘电压 时，触点间发生火花放电，使触点间的电压瞬间下降，、时达到零。此时由于电感中还存有 能量，触点间的电压又开始上升，由于开关触点之间距离继续增大，所以使触点间产生火花 放电的电压也相应的增加，当触点间的电压(V2)再次超过绝缘电压时，发生第二次火花放 电。同样，产生第二次火花放电后触点间的电压又瞬间下降，、时达到零，后又慢慢上升，接 着能产生第三次(V3)、第四次(V4)...火花放电。当触点之间的距离大到一定的程度时，触 点间能发生辉光放电，此时电感中的能量全部消耗掉，放电过程结束。对交流220V电网来 说，这种电快速瞬变脉冲群的电压幅度能达到数千伏之多。在电快速瞬变脉冲群中，单个脉 冲的上升沿在纳秒级，脉冲持续时间在几十纳秒至数毫秒。可参见图2A和图2B，其中图2A 示出单个瞬变脉冲信号的波形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有抗电磁干扰和瞬变抑制功能的滤波模块，包括：　　气体放电管（Ｖ１）、第一电感（Ｌａ）、瞬态抑制二极管（Ｖ２）、第二电感（Ｌｂ）、第一电容（Ｃ１）和第二电容（Ｃ２）；其中，　　所述气体放电管（Ｖ１）的第一端与所述第一电感（Ｌａ）的第一端连接；所述第一电感（Ｌａ）的第二端与所述瞬态抑制二极管（Ｖ２）的第一端、所述第一电容（Ｃ１）的第一端和所述第二电感（Ｌｂ）的第一端均相连；所述第二电感（Ｌｂ）的第二端与所述第二电容（Ｃ２）的第一端连接；所述气体放电管（Ｖ１）的第二端、所述瞬态抑制二极管（Ｖ２）的第二端、所述第一电容（Ｃ１）的第二端和所述第二电容（Ｃ２）的第二端相连接，且均接地；所述气体放电管（Ｖ１）的所述第一端和所述第二电容（Ｃ２）的第一端连接到负载。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁永平，杨宝山，郭艳辉，王添文，党丽，米海涛，赵昕萌，苏醒，李子森，马丹，
申请(专利权)人：北京中北创新科技发展有限公司，中国兵器工业新技术推广研究所，
类型：实用新型
国别省市：11