專利名稱：一種抗電磁干擾型隔離端子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隔離端子，尤其涉及一種將電路板垂直拼接， 并使用平板式變壓器作為信號隔離部件，從而具有較強(qiáng)抗電磁干擾能 力的隔離端子，屬于測試儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隔離端子也稱為模擬信號隔離器或者信號隔離放大器。它是安裝 在工業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行信號處理的中心計(jì)算機(jī)和分布在生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè) 備、儀表、傳感器之間的裝置，具有將現(xiàn)場采集信號進(jìn)行電氣隔離、 放大、線性化、設(shè)置報(bào)警、安全保護(hù)等方面的作用。
隔離端子所要隔離的輸入信號包括電壓信號、電流信號、各種 變送器信號、表征溫度的熱電阻信號、表征溫度的熱電偶信號、開關(guān) 量信號等。
隔離端子大多使用在工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場中，工作環(huán)境比較惡劣，尤 其是電磁干擾幾乎是無法避免的。這種電磁干擾會使隔離端子處于不 正常的工作狀態(tài)。為了解決這一問題，隔離端子必須滿足兩個(gè)基本要 求第一是解決各種設(shè)備、儀表"地"之間的差，即信號參考點(diǎn)的電 位差；第二是具有較強(qiáng)的電磁兼容(Electro Magnetic Compatibility, 簡寫為EMC)能力。
國際電工委員會發(fā)布的IEC61000-4-3標(biāo)準(zhǔn)，其中規(guī)定了被測試件 受空間射頻電磁場輻射抗擾度的試驗(yàn)條件。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在工業(yè)環(huán)境 中電磁場強(qiáng)定為10V/M。按照電磁兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)，要求隔離端子做 到在電磁干擾環(huán)境中能正常工作，無性能降低或故障，保證精確度、 穩(wěn)定性等參數(shù)變化在規(guī)定范圍內(nèi)。同時(shí)隔離端子作為電磁騷擾源而產(chǎn) 生的電磁強(qiáng)度也要控制在規(guī)定范圍內(nèi)，減弱它對環(huán)境的電磁污染。
人們針對電磁兼容問題進(jìn)行了大量的研究，提出了很多抗電磁干 擾的技術(shù)措施。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，可以借鑒的文獻(xiàn)研究大多局限于 針對使用一塊印刷電路板，即有關(guān)產(chǎn)品均是將元器件安裝在一塊印刷 電路板上的情況。經(jīng)過實(shí)踐證明，這種設(shè)計(jì)方案并不能從根本上提高隔離端子的電磁兼容能力。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種抗電磁干擾型隔離 端子。該隔離端子創(chuàng)造性地使用兩塊垂直拼接的印刷電路板，并使用 平板式變壓器作為信號隔離部件，可以有效提高抗電磁干擾的能力。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用下述的技術(shù)方案
一種抗電磁干擾型隔離端子，其特征在于-
所述抗電磁干擾型隔離端子包括主電路板和端子接口板，所述主 電路板垂直插接在所述端子接口板之上；
所述主電路板上包括信號輸入、信號輸出和電源模塊三部分，三 部分之間由壕溝進(jìn)行隔離。
其中，所述壕溝不間斷地通到所述主電路板與所述端子接口板的 連接端，在所述壕溝上不布置走線。
所述電源模塊中包括電源變壓器，所述電源變壓器位于所述主電 路板的一隅。
所述主電路板上還具有作為信號輸入、信號輸出和電源模塊三部
分之間信號通路的隔離變壓器。
所述電源變壓器和所述隔離變壓器為平板式變壓器。 本實(shí)用新型所提供的隔離端子采用新穎巧妙的電路板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，
并使用了平板式變壓器作為電源和信號隔離元件，不僅可以滿足空間
射頻調(diào)幅電磁場對電磁兼容能力的要求，并且有利于充分利用產(chǎn)品內(nèi)
部空間，使產(chǎn)品體積小型化。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

圖1為本隔離端子內(nèi)部的印刷電路板的組裝示意圖； 圖2為本隔離端子中的主電路板的布局示意圖； 圖3是傳統(tǒng)隔離端子中采用漆包線繞制的變壓器的示意圖； 圖4為本隔離端子中使用的平板式變壓器的示意圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，本隔離端子內(nèi)部的印刷電路板分為兩塊，其中一塊 印刷電路板垂直插接在另外一塊印刷電路板之上。在圖1中，垂直放置的印刷電路板是主電路板，水平放置的印刷電路板是端子接口板。 在本隔離端子中，將傳統(tǒng)的單電路板修改為相互垂直的雙電路板，不 僅有效提高了抗電磁干擾的能力，而且有利于充分利用隔離端子內(nèi)部 的空間，使產(chǎn)品體積小型化。
如圖2所示，主電路板上的電路分為信號輸入、信號輸出和電源 模塊三個(gè)部分。這三個(gè)部分的具體電路可以采用現(xiàn)有的成熟設(shè)計(jì)方案， 在此就不詳細(xì)贅述了。與現(xiàn)有產(chǎn)品所不同的是，在主電路板上按照輸 入、輸出的"地"的不同劃分隔離功能區(qū)域，設(shè)置專門的壕溝作為各 個(gè)隔離功能區(qū)域的分界，并使壕溝不間斷地一直通到相互垂直的二塊 印刷電路板的連接端。在壕溝上不布置任何的走線。
在本隔離端子中，電源模塊將外部的24VDC隔離分為二組相互隔 離的電源，分別給信號輸入部分和信號輸出部分供電。電源變壓器擺 放在右上角一隅，以便使干擾源處于電路板的一隅。信號輸入部分的 作用在于接收外來信號并進(jìn)行放大、線性化等處理之后經(jīng)過隔離變壓 器傳到信號輸出部分。信號輸出部分將信號輸入部分傳過來的信號變 換為標(biāo)準(zhǔn)信號傳輸?shù)较乱患墐x表接口 。隔離變壓器作為三個(gè)部分之間 的信號通路，使信號輸入、信號輸出和電源模塊之間在電氣上相互隔 離，即這三個(gè)部分沒有電氣上的共同"地"參考點(diǎn)。這樣可以有效解 決信號參考點(diǎn)的電位差問題。
在生產(chǎn)過程中，本隔離端子需多次對其中使用的電源變壓器和隔 離變壓器進(jìn)行隔離強(qiáng)度檢測，以保證信號隔離的強(qiáng)度。在傳統(tǒng)隔離端 子中，電源變壓器和隔離變壓器大多采用如圖3所示的由漆包線繞制 的變壓器。這種繞制過程耗時(shí)費(fèi)工，而且存在手工繞制的圈數(shù)誤差及 繞制導(dǎo)線松緊的人為差別，會導(dǎo)致產(chǎn)品的不一致性。
為了解決這一問題，本隔離端子采用了如圖4所示的平板式變壓 器。平板式變壓器采用銅箔導(dǎo)線作為繞組導(dǎo)線，用印刷方法將銅箔導(dǎo) 線組成的線圈印制到印刷電路板上，具有低漏磁、低擾度的優(yōu)點(diǎn)。關(guān) 于平板式變壓器的進(jìn)一步說明，可以參閱葉虹和葉治政發(fā)表在《電源 技術(shù)應(yīng)用》2000年第3巻第8期上的論文《高頻平板變壓器的原理與 設(shè)計(jì)》，在此就不贅述了。
在本隔離端子中，用于電源轉(zhuǎn)換隔離的電源變壓器和用于輸入輸出信號隔離的隔離變壓器以布置在印刷電路板板面上的銅箔導(dǎo)線作為 變壓器初級、次級的繞組，以銅箔導(dǎo)線的印刷圈數(shù)作為初級、次級的 匝數(shù)以實(shí)現(xiàn)隔離前后的電壓比。銅箔導(dǎo)線以圓弧作為導(dǎo)線轉(zhuǎn)向形式。 在安置初級和次級的銅箔導(dǎo)線的印刷板面之間設(shè)置作為屏蔽層的銅箔 層，以實(shí)現(xiàn)電源電壓變換和信號隔離傳送。
上述基于平板式變壓器的技術(shù)方案可以使產(chǎn)品參數(shù)一致性增強(qiáng)并 使產(chǎn)品參數(shù)可控度提高，接近自動化批量生產(chǎn)的條件，并有助于使隔
離端子達(dá)到電磁兼容的射頻電磁場輻射抗擾度的試驗(yàn)IEC61000-4-3 標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還有效克服了傳統(tǒng)漆包線繞制的變壓器所存在的產(chǎn)品參數(shù) 離散度大、參數(shù)可控難度大、體積難以減小的缺點(diǎn)。
以上對本實(shí)用新型所提供的抗電磁干擾型隔離端子進(jìn)行了詳細(xì)的 說明。對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)精神 的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本實(shí)用新型專 利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求1.一種抗電磁干擾型隔離端子，其特征在于所述抗電磁干擾型隔離端子包括主電路板和端子接口板，所述主電路板垂直插接在所述端子接口板之上；所述主電路板上包括信號輸入、信號輸出和電源模塊三部分，三部分之間由壕溝進(jìn)行隔離。
2. 如權(quán)利要求1所述的抗電磁干擾型隔離端子，其特征在于所述壕溝不間斷地通到所述主電路板與所述端子接口板的連接端。
3. 如權(quán)利要求1所述的抗電磁干擾型隔離端子，其特征在于-在所述壕溝上不布置走線。
4. 如權(quán)利要求1所述的抗電磁干擾型隔離端子，其特征在于-所述電源模塊中包括電源變壓器，所述電源變壓器位于所述主電路板的一隅。
5. 如權(quán)利要求1所述的抗電磁干擾型隔離端子，其特征在于 所述主電路板上還具有作為信號輸入、信號輸出和電源模塊三部分之間信號通路的隔離變壓器。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的抗電磁干擾型隔離端子，其特征在于 所述電源變壓器和所述隔離變壓器為平板式變壓器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種抗電磁干擾的隔離端子。該隔離端子包括主電路板和端子接口板，主電路板垂直插接在端子接口板之上；并使用低漏磁、低擾度的平板式變壓器作為信號隔離部件。主電路板上包括信號輸入、信號輸出和電源模塊三部分，三部分之間由壕溝進(jìn)行隔離，壕溝不間斷一直通到端子接口板上，壕溝上不布置走線。本隔離端子采用新穎巧妙的電路板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠滿足空間射頻調(diào)幅電磁場對電磁兼容能力的要求，并且有利于充分利用產(chǎn)品內(nèi)部空間，使產(chǎn)品體積小型化。
文檔編號G01R15/14GK201421474SQ20092010846
公開日2010年3月10日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者平 張, 朱愛松, 翔 謝 申請人:北京維盛新儀科技有限公司