一种低功耗抗电磁干扰型隔离配电器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低功耗抗电磁干扰型隔离配电器，包括信号输入、信号输出和电源模块三部分，电源模块中具有一组为现场变送器供电的隔离电源。主电路板上还具有电流型隔离器。隔离电源与外接现场变送器以及电流型隔离器组成闭合的回路；电流型隔离器以电流方式在现场变送器与信号输出部分之间传送信号。本隔离配电器通过新颖巧妙的电路设计，把从外部电源获得的功率全部在一个闭合回路中利用起来，显著降低了产品本身的功耗。同时，本隔离配电器将电路板垂直拼接，并使用平板式变压器作为信号隔离部件，有效满足了空间射频调幅电磁场对电磁兼容能力的要求。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

'本技术涉及一种隔离配电器，尤其涉及一种可实现全功率利 用、且具有较强抗电磁干扰能力的低功耗抗电磁干扰型隔离配电器， 属于测试仪器仪表

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、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/士 口 1曰万。与普通的隔离端子相比较，隔离配电器具有配电和信号隔离两方 面的功能，即一方面对现场变送器配电，另一方面将现场变送器的信 号隔离传输到下一级仪表。隔离配电器可以实现电源/信号输入/信号 输出之间电磁全隔离，从而解决工业生产现场的信号干扰、转换、传 输及匹配问题，在电力、化工、石油等领域得到广泛的使用。在配电电源设计方式上，常规的隔离配电器设计方案是把为现场 变送器的供电和采集现场变送器信号并隔离传送的功能电路的供电分 配成二个独立的电源电路来承担。附图说明图1是一种常规的隔离配电器的电路原理方框图。从该方框图可以看出，外界的24VDC电源经变压器后 分为三组，其中一组电源单独给现场变送器供电，另外两组分别给信 号输入部分和信号输出部分供电。在供电回路中显示现场变送器信号 的电流由隔离配电器输入取样电阻转变为电压，这样在输入取样电阻 也会产生一定的能量消耗。与没有配电功能的隔离端子相比，隔离配电器在工作过程中要消 耗更多的电能，从而造成产品功率消耗高，产品壳体内温度升高幅度 大。尤其是在产品安装密度大的地方，工作过程中产生的大量热量会导致产品工作环境中的温升过高，从而对产品的可靠性产生不良影响。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种低功耗抗电磁干扰 型隔离配电器。该隔离配电器一方面能降低产品功耗、减少工作过程 的温升，另一方面具有较强的抗电磁干扰能力。为实现上述的目的，本技术采用下述的技术方案一种低功耗抗电磁千扰型隔离配电器，包括主电路板和端子接口 板，其特征在于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；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；所述主电路板垂直插接在所述端子接口板之上。其中，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。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。所述电源变压器和所述电流型隔离器为平板式变压器。 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，在所述壕沟上不布置走线。本技术所提供的低功耗抗电磁干扰型隔离配电器通过新颖巧 妙的电路设计，把从外部电源获得的功率全部在一个闭合回路中利用， 显著降低了产品本身的功耗。同时，该隔离配电器将电路板垂直拼接， 并使用漏磁小、扰度低的平板式变压器作为信号隔离部件，有效满足 了空间射频调幅电磁场对电磁兼容能力的要求。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的说明。图1为一种常规的隔离配电器的电路原理方框图2为本技术所提供的低功耗抗电磁干扰型隔离配电器的电 路原理方框图3为常规的隔离配电器和本低功耗抗电磁干扰型隔离配电器的 功率消耗比较示意图4为常规的隔离配电器和本低功耗抗电磁干扰型隔离配电器的 工作过程温升比较示意图5为本低功耗抗电磁干扰型隔离配电器内部的印刷电路板的组 装示意图6为本低功耗抗电磁干扰型隔离配电器中的主电路板的布局示 意图。具体实施方式为了降低隔离配电器本身的功耗，本技术所提供的低功耗抗 电磁干扰型隔离配电器仅具有一组隔离电源。这组隔离电源和外接的 二线制的现场变送器、内部的电流型隔离器形成闭合的回路。内部的 电流型隔离器本质上相当于一个隔离变压器，它以电流方式采集现场 变送器的信号，将闭合回路中的现场变送器的电流信号隔离传送.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传输到下一 级仪表接口 。如图2所示，上述电路位于主电路板上，包括为外接的现场变送 器配电的信号输入部分、经由电流型隔离器的信号输出部分和电源模 块三个部分。电源模块将外接的24VDC隔离出一组隔离电源，这组隔 离电源和外接的现场变送器、隔离配电器内部的电流型隔离器三者组 成闭合回路，用于完成对现场变送器配电和电流型隔离器对现场变送 器信号的接收。现场变送器的电流信号经由电流型隔离器传输到输出 端，省去了信号输入部分的电路能量消耗。电流型隔离器在隔离传送 过程中的电能消耗由前述闭合回路中的隔离电源提供，这就充分利用 了仅有的一组隔离电源的电能，可以完成配电、隔离传送的隔离配电 器功能。本低功耗抗电磁干扰型隔离配电器采用把从外部电源获得的 功率全部在一个闭合回路中利用起来的技术思路，使具有配电和隔离 二个功能的隔离配电器的功率消耗縮减接近到只有隔离功能的隔离端子的功率消耗水平，相应减少了工作过程中的温升，显著改善了隔离 配电器的工作可靠性和使用寿命。图3和图4分别为常规隔离配电器和本低功耗抗电磁干扰型隔离 配电器的功率消耗和工作过程温升比较示意图。从图3和图4中可以 看出，本低功耗抗电磁干扰型隔离配电器在功耗和温升方面都显著优 于现有的常规隔离配电器，因此在工作可靠性方面也有所改善。隔离配电器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配电器处 于不正常的工作状态。为了解决这一问题，隔离配电器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。按电磁兼容的国际标准，要求隔离配电器达 到在电磁干扰环境下能正常工作，无性能降低或故障，保证精确度、 稳定性等参数的变化在规定范围内。同时，隔离配电器作为电磁干扰 源，所产生的电磁强度也要控制在规定范围内，以减弱它对环境所造 成的电磁污染。为了满足上述的要求，本低功耗抗电磁干扰型隔离配电器如图5 所示，将印刷电路板分为两块。其中一块是主电路板，另外一块是端 子接口板。主电路板垂直插接在端子接口板之上。这种将传统的单电 路板修改为相互垂直的双电路板的设计方案，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配电器内部的空间，使产品体 积小型化。如图6所示，主电路板上的电路包括上述的信号输入、信号输出 和电源模块三个部分。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。电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低功耗抗电磁干扰型隔离配电器，包括主电路板和端子接口板，其特征在于：　　　　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；　　　　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；　　　　所述主电路板垂直插接在所述端子接口板之上。

【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：实用新型
国别省市：11[中国|北京]