浪涌抑制滤波模块及电子设备的制作方法

本申请属于电子通信技术领域，更具体地说，是涉及一种浪涌抑制滤波模块及使用该浪涌抑制滤波模块的电子设备。

背景技术：

开关电源是通过电路控制开关管进行高速的导通与截止，将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。

目前，开关电源在加电瞬间要汲取一个较大的浪涌电流，这个浪涌电流可以达到电源静态工作电流的10倍-100倍，浪涌电流附带有较强的电磁干扰信号，会对电路造成严重的干扰。而且，开关电源在导通转为关断时产生的反向尖峰电压可达到平台电压的2倍或者更高，从而严重影响开关电源的使用及寿命。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种浪涌抑制滤波模块及电子设备，以解决相关技术中存在的开关电源在导通时的浪涌电流大，电磁干扰信号强，在关断时尖峰电压大而影响其使用及寿命的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案是：

一方面，提供一种浪涌抑制滤波模块，包括壳体、多个导针、安装于所述壳体中的控制主板、在导通后用于抑制电源接通时产生的浪涌电流的nmos管、在导通后用于抑制电源接通时产生的电磁干扰信号的电源滤波器和在关断时用于抑制电源断开时产生的尖峰电压的瞬态二极管；各所述导针的一端与所述控制主板电连接，各所述导针的另一端伸出所述壳体；所述nmos管、所述电源滤波器和所述瞬态二极管分别安装于所述控制主板上，所述nmos管、所述电源滤波器和所述瞬态二极管分别与所述控制主板电连接。

在一个实施例中，所述nmos管、所述电源滤波器和所述瞬态二极管通过灌封胶灌封于所述壳体中。

在一个实施例中，所述电源滤波器包括分别安装于所述控制主板上的电阻、电容和电感；所述电阻、所述电容和所述电感分别与所述控制主板电连接，所述电阻、所述电容和所述瞬态二极管间隔设于所述控制主板背离所述导针的侧面上，所述nmos管和所述电感间隔设于所述控制主板面向所述导针的侧面上。

在一个实施例中，所述浪涌抑制滤波模块还包括将所述nmos管粘接于所述壳体之相应内侧壁上的导热胶。

在一个实施例中，所述电感远离所述控制主板的一端与所述导热胶间隔设置。

在一个实施例中，所述壳体为方形，所述壳体具有第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向，所述浪涌抑制滤波模块包括两组分别平行于所述第一方向且在所述第二方向上间隔设置的导针组和设于两组所述导针组之间的所述导针；每组所述导针组包括间隔设置的两个所述导针，每组所述导针组中的两个所述导针之间的距离相等。

在一个实施例中，位于两组所述导针组之间的所述导针与一组所述导针组之间的距离大于位于两组所述导针组之间的所述导针与另一组所述导针组之间的距离。

在一个实施例中，位于两组所述导针组之间的所述导针与一组所述导针组围合成第一容置区间，所述电阻和所述电容设于所述第一容置区间中；位于两组所述导针组之间的所述导针与另一组所述导针组围合成第二容置区间，所述瞬态二极管设于所述第二容置区间中。

在一个实施例中，所述壳体设有所述导针的侧面之两端分别安装有延伸块。

另一方面，提供一种电子设备，包括被保护电路模块和上述的浪涌抑制滤波模块，所述浪涌抑制滤波模块与所述被保护电路模块电性连接。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

通过在控制主板上分别电性连接有nmos管、电源滤波器和瞬态二极管。当nmos管、电源滤波器和瞬态二极管导通后，利用nmos管导通电阻小、工作电流大、发热小等特性，使得浪涌抑制滤波模块在工作时不易发热，可提升浪涌抑制滤波模块的额定电流，从而达到浪涌抑制滤波模块低直流电阻和高额定电流的要求，从而抑制电源接通时产生的浪涌电流和浪涌电压；

通过电源滤波器可对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的特点，从而可抑制浪涌抑制滤波模块中的电磁干扰信号；

当电源关断时，利用瞬态二极管可将高阻抗变为低阻抗，吸收尖峰电压的特点，从而可抑制浪涌抑制滤波模块中的尖峰电压。

本申请提供的电子设备采用上述的浪涌抑制滤波模块，可有效抑制浪涌电流和尖峰电压，具有导通电阻低，缓启动电流小，恢复时间快，抗电磁干扰能力强等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的浪涌抑制滤波模块的截面示意图；

图2为本申请实施例提供的浪涌抑制滤波模块的俯视图；

图3为本申请实施例提供的浪涌抑制滤波模块的侧视图；

图4为本申请实施例提供的浪涌抑制滤波模块的等效电路图。

其中，图中各附图主要标记：

1-壳体；11-延伸块；

2-导针；21-导针组；211-第一左导电针；212-第二左导电针；213-第一右导电针；214-第二右导电针；215-中间导电针；

3-电源滤波器；31-电阻；32-电容；33-电感；

4-控制主板；5-nmos管；6-瞬态二极管；7-灌封胶；8-导热胶。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在整个说明书中参考“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征，结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，“在一个实施例中”或“在一些实施例中”的短语出现在整个说明书的各个地方，并非所有的指代都是相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征，结构或特性。

请参阅图1至图3，现对本申请提供的浪涌抑制滤波模块进行说明。该浪涌抑制滤波模块包括壳体1、多个导针2、安装于壳体1中的控制主板4、nmos管5(n-mental-oxide-semiconductor，n型金属-氧化物-半导体)、电源滤波器3和瞬态二极管6。壳体1可包括顶端开口且具有凹腔的外壳和遮盖该开口的盖板，控制主板4、nmos管5、电源滤波器3和瞬态二极管6分别设置于凹腔中，且nmos管5、电源滤波器3和瞬态二极管6分别安装于控制主板4上，nmos管5、电源滤波器3和瞬态二极管6分别与控制主板4电连接。外壳与盖板之间形成可拆卸连接，便于对控制主板4、nmos管5、电源滤波器3和瞬态二极管6的维护及更换。在一些实施例中，外壳与盖板可为一体成型。一体成型的壳体1具有优异的机械性能，加工制作方便快捷。各导针2的一端伸入凹腔中并与控制主板4电连接，另一端伸出盖板。各导针2的一端可直接焊接于控制主板4上；或者，各导针2与控制主板4之间通过导线连接。各导针2伸出壳体1部分的长度相等。

请参阅图4，浪涌电流控制电路与浪涌电压控制电路并联设置，浪涌电流控制电路与浪涌电压控制电路形成的组合体与nmos管5串联设置，浪涌电流控制电路、浪涌电压控制电路和nmos管5形成的组合体接入电源电路中，分别与电路的正负极输入端和正负极输出端连接，以抑制电路中的浪涌电流与浪涌电压。电源滤波器3分别与电路的正负极输入端和正负极输出端连接，可抑制电路中的电磁干扰信号。尖峰电压抑制电路分别与电路的正负极输入端和正负极输出端连接，可抑制电路中的尖峰电压。取样电路分别与电路的正负极输入端和正负极输出端连接，且取样电路与浪涌电压控制电路之间连接。浪涌电流控制电路、浪涌电压控制电路与nmos管5形成的组合体、尖峰电压抑制电路、取样电路和电源滤波器3之间两两并联设置。

在一些实施例中，nmos管5采用小体积大功率的半导体管。壳体1采用金属材料制成，具体可由铝合金材料制成，具有散热性好、轻薄等特点。导针2呈圆柱体构型，便于导针2的插装，安装效果好，密封性能优良。

此结构，通过在控制主板4上分别电性连接有nmos管5、电源滤波器3和瞬态二极管6。当nmos管5、电源滤波器3和瞬态二极管6导通后，利用nmos管5导通电阻小、工作电流大、发热小等特性，使得浪涌抑制滤波模块在工作时不易发热，可提升浪涌抑制滤波模块的额定电流，从而达到浪涌抑制滤波模块低直流电阻和高额定电流的要求，从而抑制电源接通时产生的浪涌电流和浪涌电压；

通过电源滤波器3可对电源线中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的特点，从而可抑制浪涌抑制滤波模块中的电磁干扰信号；

当电源关断时，利用瞬态二极管6可将高阻抗变为低阻抗，吸收尖峰电压的特点，从而可抑制浪涌抑制滤波模块中的尖峰电压。

在一个实施例中，请参阅图1，作为本申请提供的浪涌抑制滤波模块的一种具体实施方式，nmos管5、电源滤波器3和瞬态二极管6通过灌封胶7灌封于壳体1中。灌封胶7为具有抗振能力和抗冲击能力的环氧树脂密封胶，具有一定的导热能力。此处，该灌封胶7可为5180a/b胶。采用5180a/b胶灌封，可提高控制主板4、nmos管5、电源滤波器3、瞬态二极管6和各导针2的安装稳固性，进而提高浪涌抑制滤波模块的抗振动和抗冲击能力，从而达到军用要求。在其它实施例中，灌封胶7也可以是其它材料的密封胶，如有机硅树脂密封胶或聚氨酯密封胶等，在此不作唯一限定。

在一个实施例中，请参阅图1，作为本申请提供的浪涌抑制滤波模块的一种具体实施方式，电源滤波器3包括分别安装于控制主板4上的电阻31、电容32和电感33；电阻31、电容32和电感33分别与控制主板4电连接，电阻31、电容32和瞬态二极管6间隔设于控制主板4背离导针2的侧面上，nmos管5和电感33间隔设于控制主板4面向导针2的侧面上。此结构，将电阻31、电容32、电感33、nmos管5和瞬态二极管6分别间隔设置于控制主板4上，可避免各器件之间的相互干扰，有助于各器件之间的散热，从而提高浪涌抑制滤波模块工作的可靠性。在其它实施例中，电阻31、电容32、电感33、nmos管5和瞬态二极管6的安装位置都可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。

在一个实施例中，nmos管5的体积、电感33的体积、瞬态二极管6的体积、电容32的体积和电阻31的体积由大到小依次排布。电阻31、电容32和瞬态二极管6具有相同的高度；电阻31与电容32之间的距离小于电容32与瞬态二极管6之间的距离。

在一个实施例中，电阻31和电容32位于nmos管5的正上方，瞬态二极管6位于电感33的上方，且瞬态二极管6靠近电容32的一端伸出电感33。此结构，电源滤波器3输入、输出侧与电源和负载侧的阻抗适配越大，对电磁干扰的衰减就越有效，抑制电磁干扰信号的能力就越强。

在一个实施例中，控制主板4与壳体1顶面之间的距离小于控制主板4与壳体1底面之间的距离。电阻31、电容32和瞬态二极管6设于控制主板4与壳体1的顶面之间，nmos管5和电感33设于控制主板4与壳体的底面之间，从而可为nmos管5和电感33的散热提供足够的空间。

在一个实施例中，请参阅图1，作为本申请提供的浪涌抑制滤波模块的一种具体实施方式，浪涌抑制滤波模块还包括将nmos管5粘接于壳体1之相应内侧壁上的导热胶8。导热胶8设于nmos管5和壳体1底部的内侧壁之间，导热胶8的一面与nmos管5的对应面粘合，另一面与壳体1底部的内侧壁粘合。其中，nmos管5为增强型的n沟道mos管(mental-oxide-semiconductor，金属-氧化物-半导体)。导热胶8为导热双面胶，可以由压克力聚合物填充导热陶瓷粉末与有机硅胶粘剂复合而成，具有高导热和绝缘的特性，并具有柔软性、压缩性、服帖性、强粘性等特性；适应温度范围大，可填补不平整的表面，能紧密牢固地贴合热源器件和散热片，将热量快速传导出去。此结构，通过导热胶8将壳体1与nmos管5连接，可提高nmos管5的散热能力。nmos管5可采用工作温度范围-55℃-175℃的器件，浪涌抑制滤波模块的工作温度范围可在-55℃-85℃，满足军用使用要求。该浪涌抑制滤波模块可实现宽工作温度范围的要求，同时增强浪涌抑制滤波模块的可靠性，达到军用要求：同时满足sj20668-1998、gjb1518a-2015、gjb181-86、gjb360b和gjb548b的试验要求。

在一个实施例中，灌封胶7的灌装操作可分为两个步骤进行。先进行第一次灌装，将壳体1的一半灌封；然后进行第二次灌装，此时将壳体1全部灌封。通过两次灌封操作，可将壳体1内部的空气尽可能的排出，提高壳体1内部各器件的安装稳固性，从而可提高浪涌抑制滤波模块的抗振动和抗冲击能力。在其它实施例中，灌封胶7的灌装作业也可以分为多个步骤分别进行，原理同两次灌封的操作类似，在此不作唯一限定。

在上述两次灌装操作中，每次灌装的灌封胶7的种类可以不同。如第一次灌装的是5180a/b灌封胶7，第二次可以灌装有机硅树脂灌封胶7。通过不同种类的灌封胶7，可有效增强浪涌抑制滤波模块的抗振动和抗冲击能力。在其它实施例中，每次灌装的灌封胶7的种类和份量都可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。例如第一次灌装灌封胶7的量为三分之一，第二次灌装三分之二的灌封胶7；第一次灌装灌封胶7的量为三分之一，第二次灌装三分之一的灌封胶7，第三次再灌装三分之一的灌封胶7等。

在上述灌装操作中，不限于从壳体1的顶端灌装，也可以从壳体1的底部或者其它位置处进行灌装，可以更有效地将壳体1内部的空气排出，有助于提高壳体1内部各器件的安装稳固性，从而可提高浪涌抑制滤波模块的抗振动和抗冲击能力。

该浪涌抑制滤波模块的制作步骤如下：

1、将nmos管5、电源滤波器3、瞬态二极管6和各导针2分别焊接于控制主板4上；

2、在壳体1底部的内侧壁上涂覆导热胶8，并将nmos管5与导热胶8粘接；

3、从壳体1的开口端灌装灌封胶7，使控制主板4、nmos管5、电源滤波器3和瞬态二极管6灌封于壳体1中，各导针2的一端固设于壳体1中，另一端伸出壳体1。

在一个实施例中，请参阅图1，作为本申请提供的浪涌抑制滤波模块的一种具体实施方式，电感33远离控制主板4的一端与导热胶8间隔设置。此结构，nmos管5的厚度大于电感33的厚度。由于电感33产生的热量小于nmos管5产生的热量，电感33的热量可直接由导热灌封胶7传递至壳体1，可避免nmos管5的热量传递至电感33，对电感33造成影响。

在一个实施例中，请参阅图2和图3，作为本申请提供的浪涌抑制滤波模块的一种具体实施方式，壳体1为方形，壳体1具有第一方向和与第一方向垂直的第二方向，浪涌抑制滤波模块包括两组分别平行于第一方向且在第二方向上间隔设置的导针组21和设于两组导针组21之间的导针2；每组导针组21包括间隔设置的两个导针2，每组导针组21中的两个导针2之间的距离相等。具体地，壳体1为长方体构型，与第一方向平行的两条短边和与第二方向平行的两条长边，各短边与对应长边的连接处均呈弧形倒角结构。第一方向定义为壳体1的宽度方向(图2中的y轴方向)，第二方向定义为壳体1的长度方向(图2中的x轴方向)。导针2的数量可为五根，分成两组，一组导针组21中包括两根导针2，单独的一根导针2设置于两个导针组21之间。每组导针组21中的两个导针2沿第一方向间隔设置，且各组导针组21中的两个导针2之间的距离均为d。此结构，通过两组导针组21和设置与两组导针组21之间的导针2，可方便浪涌抑制滤波模块与电子设备之间的电性连接。在其它实施例中，导针2的数量和安装位置等都可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。

请参阅图2，为方便描述，将一个导针组21中的两个导针2分别称为第一左导电针211和第二左导电针212；将另一个导针组21中的两个导针2分别称为第一右导电针213和第二右导电针214；将位于两个导针组21之间的导针2称为中间导电针215。在一个实施例中，第一左导电针211分别与相应长边和相应短边之间的距离相等；第二左导电针212分别与相应长边和相应短边之间的距离相等；第一右导电针213分别与相应长边和相应短边之间的距离相等；第二右导电针214分别与相应长边和相应短边之间的距离相等。两个导针组21以壳体1的中轴线呈对称分布。

在一个实施例中，第一左导电针211、第二左导电针212、第一右导电针213和第二右导电针214分别设于相应的弧形倒角位置处。第一左导电针211与第一右导电针213所在的直线与第二左导电针212与第二右导电针214所在的直线平行。中间导电针215位于第二左导电针212与第二右导电针214所在的直线上。此结构，将壳体1设计成方形，便于各器件的安装和布局，可使得浪涌抑制滤波模块的体积小型化；通过弧形倒角的设置，可增大浪涌抑制滤波模块的散热面积，从而提高散热效果，也可避免尖角带来安全隐患，提高浪涌抑制滤波模块的使用安全性。在其它实施例中，壳体1的形状大小也可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。

在一个实施例中，请参阅图2，作为本申请提供的浪涌抑制滤波模块的一种具体实施方式，位于两组导针组21之间的导针2与一组导针组21之间的距离大于位于两组导针组21之间的导针2与另一组导针组21之间的距离。具体地，第二左导电针212与中间导电针215之间的距离小于第二右导电针214与中间导电针215之间的距离。此结构，可增强对浪涌电流的抑制作用，也能提高到电磁干扰信号的抑制作用，可实现浪涌抑制滤波模块的小缓启动电流和大电流应用，以及抑制电磁干扰信号与尖峰电压的要求。

在一个实施例中，请参阅图1和图2，作为本申请提供的浪涌抑制滤波模块的一种具体实施方式，位于两组导针组21之间的导针2与一组导针组21围合成第一容置区间(图未标)，电阻31和电容32设于第一容置区间中；位于两组导针组21之间的导针2与另一组导针组21围合成第二容置区间(图未标)，瞬态二极管6设于第二容置区间中。此结构，通过将电阻31和电容32设置于第一容置区间中，将瞬态二极管6设于第二容置区间中，使得各器件之间的电磁干扰小，有助于提高浪涌抑制滤波模块的抗电磁干扰能力，以及抑制浪涌电流与抑制尖峰电压的能力；而且，有助于散热，提高浪涌抑制滤波模块的工作温度范围，提高其广泛适应性。

在一个实施例中，请参阅图1至图3，作为本申请提供的浪涌抑制滤波模块的一种具体实施方式，壳体1设有导针2的侧面之两端分别安装有延伸块11。具体地，其中一个延伸块11设于第一左导电针211与第二左导电针212之间，该延伸块11与第一左导电针211之间的距离等于该延伸块11与第二左导电针212之间的距离；另一个延伸块11设于第一右导电针213与第二右导电针214之间，该延伸块11与第一右导电针213之间的距离等于该延伸块11与第二右导电针214之间的距离。此结构，在壳体1的底面之两端分别设置延伸块11，便于壳体1与其它器件之间的连接，方便浪涌抑制滤波模块的安装固定。在一些实施例中，延伸块11与壳体1为一体成型，机械性能优异，有助于提高浪涌抑制滤波模块的抗振动与抗冲击能力；加工制作方便快捷。

请一并参阅图2和图3，浪涌抑制滤波模块的尺寸大小如下表所示。

上述表格内的参数单位均为毫米(mm)。由上表可知，该浪涌抑制滤波模块满足军用设备小体积的小型化要求。在其它实施例中，浪涌抑制滤波模块的尺寸大小也可以根据实际需要进行调节，在此不作唯一限定。

本申请还提供了一种电子设备，包括被保护电路模块和上述浪涌抑制滤波模块，该被保护电路模块与浪涌抑制滤波模块电性连接。此结构，电子设备采用上述的浪涌抑制滤波模块，可有效抑制浪涌电流和尖峰电压，具有导通电阻低，缓启动电流小，恢复时间快，抗电磁干扰能力强等优点。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。