EMI抑制电路、开关电源、直流电源及家用电器的制作方法

本实用新型涉及电磁干扰抑制技术领域，具体地，涉及一种用于直流电源的EMI抑制电路、开关电源、直流电源及家用电器。

背景技术：

由于线性电源转换效率低的缺陷，使得转换效率更高的开关电源得到了众多家用电器生产厂商的亲睐和推广应用。

开关电源的工作原理是：开关电源在输入端直接将交流电流整成直流电流，并在高频振荡电路的作用下，用开关管控制电流的通断，形成高频脉冲电流，然后再在电感的帮助下，输出稳定的低压直流电源。通常用的开关管有晶体管，可控硅，磁开关等。开关管工作在截止区的时候，相当于机械开关的断开；当开关管工作在饱和区的时候，相当于机械开关的闭合。

但是在开关电源反复工作在截止及饱和区的时候，开关不断的断开闭合，在PN结中不断的形成di/dt及du/dt能量聚集，这些瞬态能量来不及导走，会以电磁波的形式向空间辐射出去，形成几十兆到几百兆的宽频辐射的电磁干扰，使得目前的家电产品都有共同的电磁干扰(EMI)问题。

现有技术中为了解决传导EMI超标的问题，通常会采用在靠近电源端口一侧设置共模干扰信号滤波器，以对共模信号进行抑制。当家电产品的用电功率比较大时，会导致这种EMI解决方案通常有以下明显的缺点：

第一、共模抑制器件个头比较大，需要占据电路板较大空间，不利于电路板的设计和布局；

第二、共模抑制器件的成本较高；

第三、共模抑制器件发热量大，导致整机热转换效率降低。

由此，一种价格低廉、设计简单、占用体积小、热损耗低且能够有效抑制开关电源EMI问题的EMI抑制电路是目前业界亟待解决的技术难题。

需要指出的是，以上技术问题是本实用新型的发明人在实践本实用新型的过程中所发现的。

技术实现要素：

本实用新型实施例一方面的目的是提供一种价格低廉、设计简单、占用体积小、热损耗低且能够有效抑制开关电源EMI问题的用于直流电源的EMI抑制电路；本实用新型另一方面的目的是提供一种包含上述EMI抑制电路的开关电源、一种包含上述开关电源的直流电源和一种包含上述直流电源的家用电器，用以至少解决背景技术中所阐述的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例一方面提供一种用于直流电源的EMI抑制电路，该直流电源包含开关电源和整流模块，其中该开关电源用于将来自交流电源的交流高压电转换为直流低压电输出，该整流模块用于将来自交流电源的交流高压电转换为直流高压电并经由该整流模块的直流正极和负极输出端输出，该EMI抑制电路的载体为电路板，该EMI抑制电路包括：

滤波电容，上述滤波电容的第一端连接至接地端，第二端连接至上述开关电源的输出端；

第一电容，上述第一电容的第一端连接至上述滤波电容的上述第一端，第二端连接至上述交流电源的零线；以及

第二电容，上述第二电容的第一端连接至上述整流模块的直流负极输出端口，第二端连接至上述滤波电容的第二端。

优选地，上述第一电容和/或上述第二电容为瓷片电容。

优选地，上述第一电容和/或上述第二电容的耐压值为220-3000VAC。

优选地，上述第一电容和/或上述第二电容的电容量大小为101-104。

本实用新型实施例另一方面提供一种开关电源，包括：

AC-DC转换单元，用于将来自交流电源的交流高压电转换为直流低压电输出；以及

上文所述的EMI抑制电路。

优选地，该开关电源还包含：第一及第二整流二极管，该第一及第二整流二极管的正极分别连接至交流电压的火线及零线，负极接上述AC-DC转换单元的输入端。

优选地，上述AC-DC转换单元包含一路或多路输出，其中每一输出被配备有上文所述的EMI抑制电路。

本实用新型实施例又一方面提供一种直流电源，包括：

上文所述的开关电源，用于将交流电源的高压交流电转换为低压直流电输出；以及

整流模块，用于将上述交流电源的高压交流电转换为高压直流电输出。

优选地，上述整流模块为整流桥。

本实用新型实施例还一方面提供一种家用电器，包括根据上文所述的直流电源。

优选地，该家用电器为电磁炉、电饭煲等家电。

在上述本实用新型技术方案所提供的EMI抑制电路，通过在开关电源输出端跨接滤波电容，并在该滤波电容的两侧分别跨接电容，由此利用上述能够有效提供一种控制EMI接地方案，能够有效消除开关电源的EMI问题；相比于现有技术中常见的利用EMI滤波电路以解决开关电源的EMI问题，本实用新型所提供的该接地方式的EMI抑制电路能够更加彻底地消除电磁干扰的问题；并且该EMI抑制电路中所采用的电子元器件简单，成本低廉，有利于实现该EMI抑制电路的大力推广，尤其适合在所有家用电器中推广应用。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1示出的是本实用新型一实施例的用于开关电源的EMI抑制电路的结构示意图；

图2示出的是本实用新型一实施例的开关电源的结构示意图；

图3示出的是本实用新型一实施例的直流电源的结构示意图；

图4示出的是当开关电源回路中不包含本实用新型实施例中的EMI抑制电路时，针对开关电源回路的EMI测试结果；

图5示出的是当开关电源回路中包含本实用新型实施例中的EMI抑制电路时，针对开关电源回路的EMI测试结果。

附图标记说明

ACL交流电源火线 ACN交流电源零线

10EMI滤波电路 C₁、C₂电容

C₃滤波电容 V_O开关电源输出端

20开关电源 D₁、D₂整流二极管

AC整流桥输入端 V₊、V_-整流桥输出端

GND接地端 30直流电源

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本技术领域技术人员可以理解，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在上述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

参见图1示出的是本实用新型一实施例的用于开关电源的EMI抑制电路的结构示意图，从图中可以看出应用该EMI抑制电路的开关电源连接至交流电源的火线和零线，其能够将交流电源输出的交流电转换为直流电，该整流模块用于将来自上述交流电源的交流高压电转换为直流高压电并经由该整流模块的直流正极V+和负极V-输出端输出，关于该EMI抑制电路10更具体的结构，如图1所示，包含有：滤波电容C₃、电容C₁和电容C₂；滤波电容C₃的一端连接至接地端GND，滤波电容C₃的另一端连接至开关电源的输出端；电容C₁的一端连接至滤波电容C₃连接接地端GND侧的一端，电容C₁的另一端连接至交流电源零线ACN；以及电容C₂的一端连接至整流模块的直流负极输出端V-，另一端连接至滤波电容C₃连接开关电源的输出端的一端。可以理解的是，该EMI抑制电路10中电子元器件与交流电源火线ACL或零线ACN的连接应是间接连接，更具体地该电子元器件可以是基于用于连接至火线ACL或零线ACN的电源接口而实现与交流电源火线ACL或零线ACN的连接。在本实施例中，能够利用由C₁、C₂、C₃和接地端GND有效将开关电源接入端的干扰信号以接地的方式进行滤除，由此消除开关电源在工作过程中所产生的强大的电磁干扰信号，尤其是能够消除利用现有技术中的滤波EMI抑制电路难以处理的频段范围为30MHz-230MHz的干扰信号。在本实用新型一些可选的实施例中，上述EMI抑制电路的载体为PCB电路板，该PCB电路板为PCB多层板，将其中的一个PCB层板确定为本EMI抑制电路中的接地端GND；由此能够实现干扰信号的快速接地，提高干扰信号的消除效率。在本实用新型一些可选的实施例中，上述EMI抑制电路的载体为PCB电路板，该PCB电路板为单面板或者多层板，当该载体采用多层板时，本实施例中的接地端应单独定义地平面，当该载体采用单层板时，本实施例中的接地端应定于出专门的地回路；由此能够实现干扰信号的快速接地，提高干扰信号的消除效率。

以下将继续公开该EMI抑制电路10中各元器件的选型参数：电容C₁、电容C₂为耐高压电容，优选为瓷片电容，应要求电容C₁和C₂的耐压值至少能够超过交流电源的电压值；当将电路10应用在家电产品中时，应当将电容的耐压值设为220-3000VAC。电容C₁电容C₂的电容量大小为101-104，可以理解的是，该电容量的表示方法应是本领域技术人员所熟知的，电容量大小101就表示10乘10的一次方PF，电容量大小104表示10乘10的四次方PF；由此能够保障开关电源能正常工作，而不会被烧坏。本实用新型实施例中的滤波电容C₃的型号和电容量在此不做限定，因本实用新型实施例中通过在开关电源的输出端连接滤波电容C₃，实现了干扰信号的耦合接地。

为了证明本实用新型实施例所提供的EMI抑制电路针对于电磁干涉具有良好的抑制效果，发明人还针对本实用新型实施例采用了对照实验，其中对照实验中的参照对象为：不包含有本实用新型实施例所提供的EMI抑制电路的开关电源回路；实验对象为：与参照对象相同的开关电源回路，区别仅在于实验对象采用了本实用新型实施例所提供的EMI抑制电路10。图4和图5分别表示的是参照对象和实验对象所输出的EMI参数数据，通过对比数据可知，参照对象的EMI参数超正常EMI指标高达16dB，而实验对象的EMI参数相比于正常EMI指标还留有3dB的余量。因此能很直观地确定：本实用新型实施例所提供的EMI抑制电路能够显著有效地抑制开关电源回路的EMI问题。

参见图2示出的是本实用新型一实施例下的开关电源，该开关电源20包括：AC-DC转换单元、C₁、C₂和C₃；滤波电容C₃的一端连接至接地端GND，滤波电容C₃的另一端连接至AC-DC转换单元的输出端；电容C₁的一端连接至滤波电容C₃连接接地端GND侧的一端，电容C₁的另一端连接至交流电源零线ACN；以及电容C₂的一端连接至整流模块的直流负极输出端V-，另一端连接至滤波电容C₃连接AC-DC转换单元的输出端的一端；其中该AC-DC转换单元包含有AC-DC芯片，以将来自交流电源的交流电转换为直流电输出V_O，该V_O一般为低压输出电源，为与开关电源连接的低压控制电路(未示出)供电；需要说明的是，当低压控制负载电路与V_O连接时，电容器C₃跟负载电路形成环路，使得在C₃的上端及下端都存有噪声，虽然C₃在此处为滤波电路，但是因为该环路的存在，导致C₃两端上下都有噪声，而且噪声强度一般情况下不等，极容易在C₃处再次形成EMI辐射源；故通过本实施例在C₃的两端分别设置电容C₁和电容C₂，使得C₃两端的噪声迅速接地而消除EMI噪声。。在本实用新型的一些可选实施例中，该开关电源20还包含第一整流二级管D₁和第二整流二级管D₂，该整流二极管D₁、D₂的正极连接至交流电源火线ACL，该整流二极管D₁、D₂的负极连接至交流电源零线ACN，由此实现为AC-DC转换单元的输入电流的整流，并能够保障AC-DC转换单元所输出的电压V_O的质量和转换效率。在本实用新型的一些可选的实施例中，当上述低压控制电路需要AC-DC转换单元有多路工作输出(未示出)时，相应地为AC-DC转换单元的每一输出均分别配备有EMI抑制电路10，由此通过将各个支路中的电磁干扰信号进行滤除，能更有效地降低了开关电源回路的电磁干扰辐射。

参见图3示出的是本实用新型又一实施例的直流电源的结构示意图，该直流电源30包含有开关电源部分，该开关电源部分用于将交流电源的高压交流电转换为低压直流电输出，关于该开关电源部分的具体结构可以参照上文实施例，故在此不加以赘述，该直流电源还包含有整流桥，该整流桥的输出端V+和V-用于输出高压直流电输出以供高压负载工作。由此实现了通过在低压控制端控制高压负载电路工作，降低低压端控制工作时所产生的电磁干扰。需要说明的是，本实用新型实施例中的整流桥也可以被其他具有整流功能的整流模块所替换，都应该是是属于本实用新型所涵盖的保护范围。

在本实用新型另一实施例中，还提供一种家用电器，该家用电器包括直流电源。关于直流电源的结构可以参照上述实施例，故在此不加以赘述。通过为家用电器配备该直流电源，能够有效降低家用电器的电磁干扰辐射。更具体地，该家用电器可以是电磁炉、电饭煲或其他家电产品，由此能够降低家电产品的电磁干扰辐射。

以上结合附图详细描述了本实用新型例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。