EMI抑制電路、非隔離式開關(guān)電源、直流電源及家用電器的制作方法

本實(shí)用新型涉及電磁干涉抑制技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于用于非隔離式開關(guān)電源的EMI抑制電路、非隔離式開關(guān)電源、直流電源及家用電器。

背景技術(shù)：

由于線性電源轉(zhuǎn)換效率低的缺陷，使得轉(zhuǎn)換效率更高的開關(guān)電源得到了眾多家用電器生產(chǎn)廠商的親睞和推廣應(yīng)用。

開關(guān)電源的工作原理是：開關(guān)電源在輸入端直接將交流電流整成直流電流，并在高頻振蕩電路的作用下，用開關(guān)管控制電流的通斷，形成高頻脈沖電流，然后再在電感的幫助下，輸出穩(wěn)定的低壓直流電源。通常用的開關(guān)管有晶體管，可控硅，磁開關(guān)等。開關(guān)管工作在截止區(qū)的時(shí)候，相當(dāng)于機(jī)械開關(guān)的斷開；當(dāng)開關(guān)管工作在飽和區(qū)的時(shí)候，相當(dāng)于機(jī)械開關(guān)的閉合。

但是在開關(guān)電源反復(fù)工作在截止及飽和區(qū)的時(shí)候，開關(guān)不斷的斷開閉合，在PN結(jié)中不斷的形成di/dt及du/dt能量聚集，這些瞬態(tài)能量來不及導(dǎo)走，會(huì)以電磁波的形式向空間輻射出去，形成幾十兆到幾百兆的寬頻輻射的電磁干擾，使得目前的家電產(chǎn)品都有共同的電磁干擾(EMI)問題。

現(xiàn)有技術(shù)中為了解決傳導(dǎo)EMI超標(biāo)的問題，通常會(huì)采用在靠近電源端口一側(cè)設(shè)置共模干擾信號(hào)濾波器，以對(duì)共模信號(hào)進(jìn)行抑制。當(dāng)家電產(chǎn)品的用電功率比較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致這種EMI解決方案通常有以下明顯的缺點(diǎn)：

第一、共模抑制器件個(gè)頭比較大，需要占據(jù)電路板較大空間，不利于電路板的設(shè)計(jì)和布局；

第二、共模抑制器件的成本較高；

第三、共模抑制器件發(fā)熱量大，導(dǎo)致整機(jī)熱轉(zhuǎn)換效率降低。

由此，一種價(jià)格低廉、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、占用體積小、熱損耗低且能夠有效抑制開關(guān)電源EMI問題的EMI抑制電路是目前業(yè)界亟待解決的技術(shù)難題。

需要指出的是，以上技術(shù)問題是本實(shí)用新型的發(fā)明人在實(shí)踐本實(shí)用新型的過程中所發(fā)現(xiàn)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例一方面的目的是提供一種價(jià)格低廉、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、占用體積小、熱損耗低且能夠有效抑制開關(guān)電源EMI問題的用于開關(guān)電源的EMI抑制電路；本實(shí)用新型另一方面的目的是提供一種包含上述EMI抑制電路的開關(guān)電源、一種包含上述開關(guān)電源的直流電源和一種包含上述直流電源的家用電器，用以至少解決背景技術(shù)中所闡述的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例一方面提供一種用于非隔離式開關(guān)電源的EMI抑制電路，該非隔離式開關(guān)電源包含順序連接的AC-DC轉(zhuǎn)換單元、變壓器、第一整流二極管和DC-DC轉(zhuǎn)換單元，該非隔離式開關(guān)電源用于將來自交流電源的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并經(jīng)由該DC-DC轉(zhuǎn)換單元輸出，該EMI抑制電路的載體為電路板，該EMI抑制電路包括：

濾波電容，上述濾波電容的第一端連接至接地端，第二端連接至上述DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端；

第一電容，上述第一電容的第一端連接至上述濾波電容的上述第一端，第二端連接至上述交流電源的零線或火線；以及

第二電容，上述第二電容的第一端連接至上述零線或火線，第二端連接至上述濾波電容的上述第二端。

優(yōu)選地，上述第一電容和/或上述第二電容為瓷片電容。

優(yōu)選地，上述第一電容和/或上述第二電容的耐壓值為220-3000VAC。

優(yōu)選地，上述第一電容和/或上述第二電容的電容量大小為101-104。

本實(shí)用新型另一方面提供一種非隔離式開關(guān)電源，包括：

順序連接的AC-DC轉(zhuǎn)換單元、變壓器、第一整流二極管和DC-DC轉(zhuǎn)換單元，該非隔離式開關(guān)電源用于將來自交流電源的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并經(jīng)由上述DC-DC轉(zhuǎn)換單元輸出；

上文所述的EMI抑制電路。

優(yōu)選地，該非隔離式開關(guān)電源還包含：第二及第三整流二極管，該第二及第三整流二極管的正極分別連接至交流電壓的火線及零線，負(fù)極接上述AC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸入端。

優(yōu)選地，上述DC-DC轉(zhuǎn)換單元包含一路或多路輸出，其中每一輸出被配備有上文所述的EMI抑制電路。

本實(shí)用新型又一方面提供一種直流電源，包括：

上文所述的非隔離式開關(guān)電源，用于將交流電源的高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電輸出；以及

整流模塊，用于將上述交流電源的高壓交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電輸出。

優(yōu)選地，上述整流模塊為整流橋。

本實(shí)用新型還一方面提供一種家用電器，包括根據(jù)上文所述的直流電源。

優(yōu)選地，該家用電器為電磁爐、電飯煲等家電。

在上述本實(shí)用新型技術(shù)方案所提供的EMI抑制電路，通過在開關(guān)電源輸出端跨接濾波電容，并在該濾波電容的兩側(cè)分別跨接電容，由此利用上述能夠有效提供一種控制EMI接地方案，能夠有效消除開關(guān)電源的EMI問題；相比于現(xiàn)有技術(shù)中常見的利用EMI濾波電路以解決開關(guān)電源的EMI問題，本實(shí)用新型所提供的該接地方式的EMI抑制電路能夠更加徹底地消除電磁干擾的問題；并且該EMI抑制電路中所采用的電子元器件簡(jiǎn)單，成本低廉，有利于實(shí)現(xiàn)該EMI抑制電路的大力推廣，尤其適合在所有家用電器中推廣應(yīng)用。

本實(shí)用新型實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本實(shí)用新型實(shí)施例，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限制。在附圖中：

圖1示出的是本實(shí)用新型一實(shí)施例的直流電源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出的是本實(shí)用新型另一實(shí)施例的直流電源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出的是本實(shí)用新型又一實(shí)施例的直流電源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出的是本實(shí)用新型還一實(shí)施例的直流電源的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出的是當(dāng)開關(guān)電源回路中不包含本實(shí)用新型實(shí)施例中的EMI抑制電路時(shí)，針對(duì)開關(guān)電源回路的EMI測(cè)試結(jié)果；

圖6示出的是當(dāng)開關(guān)電源回路中包含本實(shí)用新型實(shí)施例中的EMI抑制電路時(shí)，針對(duì)開關(guān)電源回路的EMI測(cè)試結(jié)果。

附圖標(biāo)記說明

ACL交流電源火線 ACN交流電源零線

10A-10D EMI濾波電路 C₁、C₂電容

C₃濾波電容 V_O開關(guān)電源輸出端

20A-20D開關(guān)電源 D₁、D₂、D₃整流二極管

AC整流橋輸入端 V+、V-整流橋輸出端

Tr變壓器 30A-30D直流電源

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本實(shí)用新型的說明書中使用的措辭“包括”是指存在上述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或無線耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的全部或任一單元和全部組合。

參見圖1-4分別示出的是本實(shí)用新型不同實(shí)施例下的直流電源的結(jié)構(gòu)示意圖，其中該直流電源30A-30D分別包含有非隔離式開關(guān)電源20A-20D，且在各非隔離式開關(guān)電源20A-20D中應(yīng)用有本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的EMI抑制電路，從圖中可以看出應(yīng)用該EMI抑制電路的開關(guān)電源連接至交流電源的火線ACL和零線ACN，順序連接的AC-DC轉(zhuǎn)換單元、變壓器Tr、第一整流二極管和DC-DC轉(zhuǎn)換單元，該非隔離式開關(guān)電源用于將來自交流電源的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并經(jīng)由該DC-DC轉(zhuǎn)換單元輸出，其能夠?qū)⒔涣麟娫摧敵龅慕涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電，關(guān)于該EMI抑制電路更具體的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該EMI抑制電路10A包含有：濾波電容C₃、電容C₁、電容C₂；濾波電容C₃的一端連接至接地端，濾波電容C₃的另一端連接至DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端；電容C₁的一端連接至濾波電容C₃連接至接地端的一端，另一端連接至交流電源的火線ACL；電容C₂的一端連接至交流電源的火線ACL，另一端連接至濾波電容連接至DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端的一端。如圖2所示，該EMI抑制電路10B包含有：濾波電容C₃、電容C₁、電容C₂；濾波電容C₃的一端連接至接地端，濾波電容C₃的另一端連接至DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端；電容C₁的一端連接至濾波電容C₃連接至接地端的一端，另一端連接至交流電源的零線ACN；電容C₂的一端連接至交流電源的零線ACN，另一端連接至濾波電容連接至DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端的一端。如圖3所示，該EMI抑制電路10C包含有：濾波電容C₃、電容C₁、電容C₂；濾波電容C₃的一端連接至接地端，濾波電容C₃的另一端連接至DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端；電容C₁的一端連接至濾波電容C₃連接至接地端的一端，另一端連接至交流電源的火線ACL；電容C₂的一端連接至交流電源的零線ACN，另一端連接至濾波電容連接至DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端的一端。如圖4所示，該EMI抑制電路10D包含有：濾波電容C₃、電容C₁、電容C₂；濾波電容C₃的一端連接至接地端，濾波電容C₃的另一端連接至DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端；電容C₁的一端連接至濾波電容C₃連接至接地端的一端，另一端連接至交流電源的零線ACN；電容C₂的一端連接至交流電源的火線ACL，另一端連接至濾波電容連接至DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端的一端。可以理解的是，該EMI抑制電路10A-10D中電子元器件與交流電源火線ACL或零線ACN的連接應(yīng)是間接連接，更具體地該電子元器件可以是基于用于連接至火線ACL或零線ACN的電源接口而實(shí)現(xiàn)與交流電源火線ACL或零線ACN的連接。在本實(shí)施例中，能夠利用由C₁、C₂、C₃和接地端有效將開關(guān)電源接入端的干擾信號(hào)以接地的方式進(jìn)行濾除，由此消除開關(guān)電源在工作過程中所產(chǎn)生的強(qiáng)大的電磁干擾信號(hào)，尤其是能夠消除利用現(xiàn)有技術(shù)中的濾波EMI抑制電路難以處理的頻段范圍為30MHz-230MHz的干擾信號(hào)。在本實(shí)用新型一些可選的實(shí)施例中，上述EMI抑制電路的載體為PCB電路板，該P(yáng)CB電路板為單面板或者多層板，當(dāng)該載體采用多層板時(shí)，本實(shí)施例中的接地端應(yīng)單獨(dú)定義地平面，當(dāng)該載體采用單層板時(shí)，本實(shí)施例中的接地端應(yīng)定于出專門的地回路；由此能夠?qū)崿F(xiàn)干擾信號(hào)的快速接地，提高干擾信號(hào)的消除效率。

以下將繼續(xù)公開該EMI抑制電路中各元器件的選型參數(shù)：電容C₁和電容C₂為耐高壓電容，優(yōu)選為瓷片電容，應(yīng)要求電容C₁的耐壓值至少能夠超過交流電源的電壓值；當(dāng)將該EMI抑制電路應(yīng)用在家電產(chǎn)品中時(shí)，應(yīng)當(dāng)將電容的耐壓值設(shè)為220-3000VAC。電容C₁的電容量大小為101-104，可以理解的是，該電容量的表示方法應(yīng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，電容量大小101就表示10乘10的一次方PF，電容量大小104表示10乘10的四次方PF；由此能夠保障開關(guān)電源能正常工作，而不會(huì)被燒壞。本實(shí)用新型實(shí)施例中的濾波電容C₃的型號(hào)和電容量在此不做限定，因本實(shí)用新型實(shí)施例中通過在開關(guān)電源的輸出端連接濾波電容C₃，實(shí)現(xiàn)了干擾信號(hào)的耦合接地。

為了證明本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的EMI抑制電路針對(duì)于電磁干涉具有良好的抑制效果，發(fā)明人還針對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例采用了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，其中對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的參照對(duì)象為：不包含有本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的EMI抑制電路的開關(guān)電源回路；實(shí)驗(yàn)對(duì)象為：與參照對(duì)象相同的開關(guān)電源回路，區(qū)別僅在于實(shí)驗(yàn)對(duì)象采用了本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的EMI抑制電路10A-10D。圖4和圖5分別表示的是參照對(duì)象和實(shí)驗(yàn)對(duì)象所輸出的EMI參數(shù)數(shù)據(jù)，通過對(duì)比數(shù)據(jù)可知，參照對(duì)象的EMI參數(shù)超正常EMI指標(biāo)高達(dá)16dB，而實(shí)驗(yàn)對(duì)象的EMI參數(shù)相比于正常EMI指標(biāo)還留有3dB的余量。因此能很直觀地確定：本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的EMI抑制電路能夠顯著有效地抑制開關(guān)電源回路的EMI問題。

繼續(xù)參照?qǐng)D1-圖4，其中非隔離開關(guān)電源20A-20D的具體結(jié)構(gòu)為：包含上文上述的EMI抑制電路10A-10D，以及順序連接的AC-DC轉(zhuǎn)換單元、變壓器Tr、第一整流二極管D₁和DC-DC轉(zhuǎn)換單元，該非隔離式開關(guān)電源用于將來自交流電源的交流電轉(zhuǎn)換為直流電并經(jīng)由該DC-DC轉(zhuǎn)換單元輸出，其能夠?qū)⒔涣麟娫摧敵龅慕涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電；其中上文所述的EMI抑制電路連接至該DC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸出端，以實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)電源工作所產(chǎn)生的干擾信號(hào)的抑制。其中該AC-DC轉(zhuǎn)換單元包含有AC-DC芯片，以將來自交流電源的交流電轉(zhuǎn)換為直流電輸出V_O，該V_O一般為低壓輸出電源，為與開關(guān)電源連接的低壓控制電路(未示出)供電；需要說明的是，當(dāng)?shù)蛪嚎刂曝?fù)載電路與V_O連接時(shí)，電容器C₃跟負(fù)載電路形成環(huán)路，使得在C₃的上端及下端都存有噪聲，雖然C₃在此處為濾波電路，但是因?yàn)樵摥h(huán)路的存在，導(dǎo)致C₃兩端上下都有噪聲，而且噪聲強(qiáng)度一般情況下不等，極容易在C₃處再次形成EMI輻射源；故通過本實(shí)施例在C₃的兩端分別設(shè)置電容C₁和電容C₂，使得C₃兩端的噪聲迅速接地而消除EMI噪聲。在本實(shí)用新型的一些可選實(shí)施例中，開關(guān)電源20A-20D還包含第二整流二級(jí)管D₂和第三整流二級(jí)管D₃，該整流二極管D₂、D₃的正極連接至交流電源火線ACL，該整流二極管D₂、D₃的負(fù)極連接至交流電源零線ACN，由此實(shí)現(xiàn)為AC-DC轉(zhuǎn)換單元的輸入電流的整流，并能夠保障AC-DC轉(zhuǎn)換單元所輸出的電壓V_O的質(zhì)量和轉(zhuǎn)換效率。在本實(shí)用新型的一些可選的實(shí)施例中，當(dāng)上述低壓控制電路需要AC-DC轉(zhuǎn)換單元有多路工作輸出(未示出)時(shí)，相應(yīng)地為AC-DC轉(zhuǎn)換單元的每一輸出均分別配備有上文實(shí)施例中的EMI抑制電路，由此通過將各個(gè)支路中的電磁干擾信號(hào)進(jìn)行濾除，能更有效地降低了開關(guān)電源回路的電磁干擾輻射。繼續(xù)參照?qǐng)D1-4，其中直流電源30A-30D分別包含開關(guān)電源20A-20D和整流橋，該整流橋的輸出端V+和V-用于輸出高壓直流電輸出以供高壓負(fù)載工作。由此實(shí)現(xiàn)了通過在低壓控制端控制高壓負(fù)載電路工作，降低低壓端控制工作時(shí)所產(chǎn)生的電磁干擾。需要說明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例中的整流橋也可以被其他具有整流功能的整流模塊所替換，都應(yīng)該是是屬于本實(shí)用新型所涵蓋的保護(hù)范圍。

在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，還提供一種家用電器，該家用電器包括直流電源。關(guān)于直流電源的結(jié)構(gòu)可以參照上述實(shí)施例，故在此不加以贅述。通過為家用電器配備該直流電源，能夠有效降低家用電器的電磁干擾輻射。更具體地，該家用電器可以是電磁爐、電飯煲或其他家電產(chǎn)品，由此能夠降低家電產(chǎn)品的電磁干擾輻射。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型例的可選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型實(shí)施例并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型實(shí)施例的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一個(gè)(可以是單片機(jī)，芯片等)或處理器(processor)執(zhí)行本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

此外，本實(shí)用新型實(shí)施例的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型實(shí)施例的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型實(shí)施例所公開的內(nèi)容。