一种宽带共模电感及应用该电感的隔离电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种电子测量设备。一种宽带共模电感及应用该宽带的隔离电路，包括隔离电源、隔离电路的输入端、隔离电路输入端参考点、隔离电路的输出端和隔离电路输出端参考点，在隔离电路的输入端或输出端连接有宽带共模电感。宽带共模电感，包括磁芯，在磁芯上绕有同轴电缆。本实用新型专利技术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。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种电子測量设备，尤其涉及ー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。
技术介绍
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，減少干扰，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カ电子设备的使用越来越广泛。电カ电子设备的特点之ー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，減少干扰，但是由于隔离电路输入侧和输出侧之间始終存在ー个的电容，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，得到错误的測量结果，或者使后续电路误动作。如图I所示，输入差模信号Vd接在隔离电路I的输入端2和隔离电路I的输入侧參考点3之间，在隔离电路I的输出端4和输出侧參考点5之间得到隔离后的差模输出信号。隔离电路I的隔离层6两侧构成一个电容7。通常输入信号參考地8与输出侧參考地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。
技术实现思路
本技术提供了ー种差模漏抗小，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。本技术同时还提供ー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。本技术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，需要ー种高带宽，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，同轴电缆屏蔽层接參考地。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4_，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。根据上述的宽带共模电感形成的抗高频高速共模干扰的其中ー种隔离电路，包括隔离电源、隔离电路的输入端、隔离电路输入端參考点、隔离电路的输出端和隔离电路输出端參考点，在隔离电路的输入端连接有第一宽带共模电感；第一宽带共模电感的第一芯线 外接线端连接有差模信号输入端，第一宽带共模电感的第二芯线外接线端连接有隔离电路的输入端，第一宽带共模电感的第一屏蔽层外接线端连接有差模信号输入參考地，第一宽带共模电感的第二屏蔽层外接线端连接有隔离电路输入參考点。在输入端加入宽带共模电感后，共模电压不再直接加于隔离电路的输入端參考点与输出端參考点之间了，而是经由串联的宽带共模电感施加。共模电感允许直流至数百MHz以上的宽带差模信号通过，但是对高频高速共模信号呈高阻杭。隔离电路的两端形成的电容与宽带共模电感串联导致串联谐振，通常串联谐振频率设计在较低的频率，而隔离电路通常对低频共模干扰具有极高的抑制能力，即使共模电感和电容产生谐振将电容上的共模电压放大，也不会对输出差模信号产生明显的干扰。作为优选，在隔离电路的输入端和隔离电路输入端參考点之间接终端电阻。可以与同轴电缆阻抗匹配，提高电路的稳定性。在某些应用中，隔离电路输出侧不接地，例如电池供电的手持示波表。此时输出侧电路对地的杂散电容，仍旧可以使高频共模干扰流通。作为优选，所述的隔离电路的输出端參考点连接有杂散电容，杂散电容与隔离电路、输入端宽带共模电路串联。输出端对地杂散电容数值比较小，与隔离电路输出端接地情况相比，可降低施加在隔离电路形成的电容上的电压，减小了共模干扰，接入宽带共模电感后，则可进一歩抑制高频共模干扰。如果加输出共模电感已经足够抑制共模干扰，则可省去输入端的宽带共模电感。如下述的隔离电路包括隔离电源、隔离电路的输入端、隔离电路输入端參考点、隔离电路的输出端和隔离电路输出端參考点，在隔离电路的输出端连接有第二宽带共模电感，隔离电源上连接有共模电感；第二宽带共模电感的第一芯线外接线端通过阻抗匹配电阻连接有隔离电路的输出端，第二宽带共模电感第二芯线外接线端连接有隔离后的差模信号输出端，第二宽带共模电感的第一屏蔽层外接线端连接有隔离电路输出端參考点，第二宽带共模电感第二屏蔽层外接线端连接有隔离电路差模信号输出參考地。对于隔离通道示波器和示波器隔离探头等方面的应用，要求输入阻抗特别高，输入电容特别低。直流电源上连接的共模电感可用普通电源回路用的共模电感，但需要比较大的共模电感量，以得到很好的效果，当然也可以将隔离电源采用独立的电池供电，可省去共模电感。对于隔离通道示波器和示波器隔离探头等方面的应用，要求输入阻抗特别高，输入电容特别低。则通常绕制宽带共模电感的同轴电缆只能控制在几厘米的长度。此时若共模电感量尚不足以提供足够的高频高速共模抑制能力，则可进一歩在隔离放大器输入端和输出端均接一个宽带共模电感。作为优选，在隔离电路的输入端连接有第一宽带共模电感，第一宽带共模电感的第一芯线外接线端连接有差模信号输入端，第一宽带共模电感的第二芯线外接线端连接有隔离电路的输入端，第一宽带共模电感的第一屏蔽层外接线端连接有差模信号输入參考地，第一宽带共模电感的第二屏蔽层外接线端连接有隔离电路输入參考点；在隔离电路的输入端和隔离电路输入端參考点之间接终端电阻。由于隔离电路输出阻抗比较低，一般是50欧姆，在接有终端电阻22防止反射后，对输出电缆长度没有限制，在体积和延时允许范围内，可以比较长。这样就可得到共模电感量比较大的宽带共模电感。在相同的隔离电路的等效电容下，对高频高速共模干扰信号的抑制效果就更好。输入侧宽带共模电感量就可以设计得比较小，电缆长度可以比较短。与上述方案并列的再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带共模电感，其特征在于：包括磁芯，在磁芯上绕有同轴电缆。

【技术特征摘要】
1.一种宽带共模电感，其特征在于包括磁芯，在磁芯上绕有同轴电缆。2.根据权利要求I所述的ー种宽带共模电感，其特征在于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。3.根据权利要求I或2所述的ー种宽带共模电感，其特征在于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IOOMHz。4.ー种应用权利要求I所述的宽带共模电感的隔离电路，其特征在于包括隔离电源、隔离电路的输入端、隔离电路输入端參考点、隔离电路的输出端和隔离电路输出端參考点，在隔离电路的输入端连接有第一宽带共模电感；第一宽带共模电感的第一芯线外接线端连接有差模信号输入端，第一宽带共模电感的第二芯线外接线端连接有隔离电路的输入端，第一宽带共模电感的第一屏蔽层外接线端连接有差模信号输入參考地，第一宽带共模电感的第二屏蔽层外接线端连接有隔离电路输入參考点。5.根据权利要求4所述的应用宽带共模电感的隔离电路，其特征在于在隔离电路的输入端和隔离电路输入端參考点之间接终端电阻。6.根据权利要求4或5所述的应用宽带共模电感的隔离电路，其特征在于所述的隔离电路的输出端參考点连接有杂散电容，杂散电容与隔离电路、输入端宽带共模电路串联。7.ー种应用权利要求I所述的宽带共模电感的隔离电路，其特征在于包括隔离电源、隔离电路的输入端、隔离电路输入端參考点、隔离电路的输出端和隔离电路输出端參考点，在隔离电路的输出端连接有第二宽带共模电感，隔离电源上连接有共模电感；第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李君，温志伟，
申请(专利权)人：杭州祺来电子有限公司，甘肃电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：