電源模塊的噪聲抑制電路的製作方法

2023-05-22 13:15:56

專利名稱：電源模塊的噪聲抑制電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及印製電路板上電源模塊的噪聲抑制外圍濾波電路。
背景技術：
一個通訊產品，其供電方式可以分為集中供電方式和分布式供電方式，分
布式供電方式主要依靠各單板的電源模塊(AC-DC或DC-DC電源模塊)，將集 中供給的單一電源變換成各單板所需要的多種電源。這樣的優點是一塊單板電 源出現問題，不會影響到其他單板的正常工作；缺點是由於電源模塊的引入， 造成系統電磁幹擾噪聲比集中供電方式要大，尤其是電源模塊對外界的傳導和 輻射的噪聲很強，造成系統EMC (Electro Magnetic Compatibility,電磁兼 容性)性能變差。而產品的EMC性能也決定了產品設計質量和其固有可靠性。 當前各國對EMC性能的要求也越來越高，產品EMC性能直接影響著產品的巿場 準入、^除額和利潤。
要想解決電源模塊的對外噪聲耦合問題，就要從電源模塊的外圍濾波電路 的設計優化著手。
圖1所示為現有技術的具有噪聲抑制功能的電源模塊濾波電路。
如圖l所示，現有具有噪聲抑制功能的電源模塊濾波電路由兩部分組成， 一部分是由電源模塊輸入端(1、 2管腳)的共模濾波和差模濾波電路組成， 另一部分是由電源模塊輸出端(3、 4管腳)的共模濾波和差模濾波電路組成。
現有技術的電源模塊噪聲抑制濾波電路，對電源模塊產生的共模噪聲和差 模噪聲有一定的抑制作用，但一方面由於分布式供電對單板電源模塊的濾波電 路布放空間要求比較苛刻，通常空間比較緊張，濾波器件的選擇受到空間布局 的影響較大，另一方面，電源模塊距離其他數字電路相對較近，電源模塊的共 模噪聲容易耦合到其他相鄰的數字電路中，尤其是耦合到公共地網絡中，所以 現有的電源模塊濾波電路對共模噪聲的濾波效果往往並不理想，有時電源模塊 的傳導和輻射共模噪聲會超過規定的限值，造成很大的共模噪聲幹擾。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題在於克服現有技術的不足，提供一種具有
良好的噪聲抑制作用的電源模塊濾波電路，從而較好地解決電源模塊自身傳導 和輻射共模噪聲的對外耦合問題。
本實用新型採用如下技術方案。
電源模塊的噪聲抑制電路，包括與所迷電源模塊的輸入端連接的一共模濾 波和差模濾波電路，以及與所述電源模塊的輸出端連接的一共模濾波和差模濾 波電路，還包括與所述電源模塊的輸入和輸出管腳個數相同的連接電容和一孤
銅；各個連接電容一端連接到所述電源模塊的一個輸入或輸出管腳上，另一端
與所述孤銅相連，以抑制由所述管腳傳遞的來自所述電源模塊的共模噪聲；所
述孤銅安裝在所述電源模塊下方，並連接在與所述輸入端相連的連接電容和與
所述輸出端相連的連接電容之間，以減少各個連接電容之間的連線電感。 優選地，所述連接電容是有一定耐壓等級的f;片或f:介電容。 進一步地，所述連接電容的容值選擇取決於要抑制的所述電源模塊的噪聲
頻率值；所述連接電容是貼片電容時，所述容值由〔'=~^-進行估算，其中
C為所述連接電容的容值，f為所述電源模塊的噪聲頻率值，L為所述連接電 容自身的等效串聯電感值。
進一步地，所述連"l妻電容的耐壓等級不小於所述電源模塊的隔離耐壓強度。
進一步地，所述孤銅安裝在所述電源模塊下方且位於所述電源模塊的印製
板背面。
優選地，所述孤銅與電源層、地層或其它信號線的間距大於5mm。 優選地，所述孤銅為矩形，且沿所述電源模塊輸入輸出方向的橫向邊界與 所述電源模塊封裝的絲印邊界一致。
進一步地，所述孤銅的橫向邊界長度小於所述輸入與輸出管腳內邊緣之間
的距離。
進一步地，所述孤銅垂直於所述電源模塊輸入輸出方向的縱向邊界距離所 述輸入或輸出管腳內邊緣各為1至3mm。
採用本實用新型的方案，保證了電源模塊產生的噪聲限制在電源模塊內部 或附近，不會對系統其它部分產生較大的影響，從而大大降低了電源模塊自身 對外界的噪聲幹擾。


圖1為現有技術的具有噪聲抑制功能的電源模塊濾波電路框圖；圖2為本實用新型實施例的電源模塊濾波電路框圖3為本實用新型實施例的輸入輸出連接電容工作原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳細說明。 如圖2所示，電源模塊的輸入端管腳l、 2連接一共模濾波和差模濾波電 路，電源模塊的輸出端管腳3、 4連接另一共模濾波和差模濾波電路；所述輸 入端管腳l、 2和輸出端管腳3、 4還分別與連接電容C1、 C2和C3、 C4相連， 所述連接電容C1、 C2、 C3和C4抑制了由所述管腳1、 2、 3和4傳遞的來自所 述電源模塊的共模噪聲；連接電容C1、 C2、 C3和C4的另一端均連接到設置在 電源模塊下方的一塊孤銅上，即所述孤銅連接在與所述輸入端管腳1、 2相連 的連接電容C1、 C2和與所述輸出端管腳3、 4相連的連接電容C3、 C4之間， 可減少各個連接電容之間的連線電感。
其中，連接電容C1、 C2、 C3和C4是有一定耐壓等級的貼片瓷片電容。選
用瓷片電容的目的是瓷片電容的高頻抑制效果較佳。所述連接電容Cl、 C2、 C3和C4的容值選擇取決於要抑制的電源模塊的共模噪聲頻率值； 一般電源模 塊的20MHz - 30MHz的共模噪聲信號比較強，應針對此頻段選擇合適的電容值。
此處針對貼片電容可根據0 = ~4^公式估算連接電容(:1、 C2、 C3和C4的電
容值，其中f為所述電源模塊的噪聲頻率值，L為所述連接電容自身的等效串 聯電感值；計算得到的電容值沒有考慮實際印製板上焊盤、過孔以及連接印製 線的影響，還需要在估算的電容值基礎上通過試驗確定連接電容Cl、 C2、 C3 和C4的容值。通過計算和實際測試，選取O. OluF時，對電源傳導噪聲有10 - 20DB的抑制效果，對電源引起的輻射噪聲有5 - 10DB的抑制效果。
連接電容C1、 C2、 C3和C4的耐壓要求取決於電源模塊輸入輸出的隔離耐 壓要求，只要不小於電源模塊的隔離耐壓強度即可；對於通訊常用的[)C-DC 電源模塊，連接電容C1、 C2、 C3和C4的耐壓選擇大於600V即可，在實際使 用時一般選擇1000V耐壓值為佳。
在線路布局和布線時，應注意電源模塊下方的孤銅面積在保證電源模塊輸 入輸出隔離耐壓要求的條件下儘可能大。 一般孤銅形狀選擇為矩形，矩形沿電 源模塊輸入輸出方向的橫向邊界長度小於所述電源模塊輸入與輸出管腳內邊 緣間距，即孤銅垂直電源模塊輸入輸出方向的縱向邊界與所述電源模塊的輸入
或輸出管腳內邊緣的距離為1-3mm (根據電源模塊輸入輸出的耐壓要求確 定)；對通訊常用的DC-DC電源模塊，實際間距選擇2咖為佳。同時，孤銅
的橫向邊界與所述電源模塊封裝的絲印邊界一致。另外，孤銅與電源層、地層 或其他信號線的間距最好大於5mm。
如圖3所示，電源模塊自身產生的共模噪聲，尤其是電源模塊隔離變壓器 T產生的共模噪聲最為嚴重，此共模噪聲通過電源隔離變壓器分布電容C，耦合 到工作地公共通路上，進而對其他數字電路產生影響。通過在電源輸入輸出端 之間增加連接電容C，並選擇合適的電容值，將此共模噪聲的大部分通過連接 電容C和下面的孤銅限制在電源模塊內部，這樣耦合到公共地通路上的共模噪 聲大大減少，從而大大減少了電源模塊傳導和輻射共模噪聲的對外耦合能量。 這裡之所以採用孤銅連接，且孤銅面積儘量大，而不是採用印製導線直接相連， 目的是儘可能減少連接電容之間的連線電感。
顯然在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下，本領域的普通4支術人員 可以對本實用新型做出各種改進和變型。因此，本實用新型覆蓋所有落入所附
權利要求及其等效物所在的範圍之內的改進和變型。
權利要求1.電源模塊的噪聲抑制電路，包括與所述電源模塊的輸入端連接的一共模濾波和差模濾波電路，以及與所述電源模塊的輸出端連接的一共模濾波和差模濾波電路，其特徵在於，還包括與所述電源模塊的輸入和輸出管腳個數相同的連接電容和一孤銅；各個連接電容一端連接到所述電源模塊的一個輸入或輸出管腳上，另一端與所述孤銅相連，以抑制由所述管腳傳遞的來自所述電源模塊的共模噪聲；所述孤銅安裝在所述電源模塊下方，並連接在與所述輸入端相連的連接電容和與所述輸出端相連的連接電容之間，以減少各個連接電容之間的連線電感。
2. 根據權利要求1所述的噪聲抑制電路，其特徵在於，所述連接電容是瓷片 或瓷介電容。
3. 根據權利要求1或2所述的噪聲抑制電路，其特徵在於，所述連接電容的 容值選擇取決於要抑制的所述電源模塊的噪聲頻率值；所述連接電容是貼片電容時，所述容值由C-^^f進行估算，其中C為所述連接電容的容值，f為 所述電源模塊的噪聲頻率值，L為所述連接電容自身的等效串聯電感值,，
4. 根據權利要求2所述的噪聲抑制電路，其特徵在於，所述連接電容的耐壓 等級不小於所述電源模塊的隔離耐壓強度。
5. 根據權利要求1所述的噪聲抑制電路，其特徵在於，所述孤銅安裝在所述 電源模塊下方且位於所述電源模塊的印製板背面。
6. 根據權利要求5所述的噪聲抑制電路，其特徵在於，所述孤銅與電源層、 地層或其它信號線的間距大於5mm。
7. 根據權利要求1或5或6所述的噪聲抑制電路，其特徵在於，所述孤銅為 矩形，且沿所述電源模塊輸入輸出方向的橫向邊界與所述電源模塊封裝的絲印 邊界一致。
8. 根據權利要求7所述的噪聲抑制電路，其特徵在於，所述孤銅的橫向邊界長度小於所述輸入與輸出管腳內邊緣之間的距離。
9.根據權利要求8所述的噪聲抑制電路，其特徵在於，所述孤銅垂直於所述 電源模塊輸入輸出方向的縱向邊界距離所述輸入或輸出管腳的內邊緣各為1 至3mm。
專利摘要電源模塊的噪聲抑制電路，包括與所述電源模塊的輸入端連接的一共模濾波和差模濾波電路，以及與所述電源模塊的輸出端連接的一共模濾波和差模濾波電路，還包括與所述電源模塊的輸入和輸出管腳個數相同的連接電容和一孤銅；各個連接電容一端連接到所述電源模塊的一個輸入或輸出管腳上，另一端與所述孤銅相連；所述孤銅安裝在所述電源模塊下方，並連接在與所述輸入端相連的連接電容和與所述輸出端相連的連接電容之間。本實用新型保證了電源模塊產生的噪聲限制在電源模塊內部或附近，不會對系統其它部分產生較大的影響，從而大大降低了電源模塊自身對外界的噪聲幹擾。
文檔編號H02M1/14GK201063532SQ20072015338
公開日2008年5月21日 申請日期2007年6月20日 優先權日2007年6月20日
發明者倪冬兵 申請人:中興通訊股份有限公司