[发明专利]一种高压大功率变换器中的控制电路抗辐射装置

说明书

技术领域

本发明属于电力电子领域，涉及一种高压大功率变换器中FPGA(现场可编程门阵列)控制电路抗辐射装置，更具体涉及一种适用于工程应用及电磁环境相对复杂的高压大功率器件附近安全可靠运行的技术。

背景技术

在现有的高压大功率电力电子应用领域中，针对数字和集成电路板卡要求在强辐射、宽频带的环境下能够安全可靠的运行，工程应用中逐渐提出了采用局部屏蔽相应控制电路的设计方案。

屏蔽方案的设计不但要考虑设备所在环境中可能存在的电场、磁场强度，而且还要合理的根据板卡本身的相应的地构成闭合的屏蔽空间，可靠的保证数字电路和控制电路的运行。

对于电场和磁场强度的分析是一个综合且较困难的过程。但随着电磁场专用检测仪器的出现，对设备运行环境的检测与辐射强度的分析就相对容易一些。根据分析出的频谱图可以合理的选择装置的材料和进行正确的镀层加工。

前期，对于控制电路板卡多是在机箱和机柜中安装，远离恶劣复杂的电磁环境，屏蔽也考虑的相对较少，若有也多采用整体屏蔽，形成完整的六面体，这样设备的板卡就完全与外界辐射场隔离而安全可靠的运行。但随着要求电力电子设备空间的缩小、系统控制能力的提高和全面性、电信号和光信号的接口增多并与主电设备距离拉近，整体屏蔽的方案就不再适合，所以就要考虑局部屏蔽的方案。局部屏蔽的难点就在于如何形成完整的闭合六面体且不会出现电腐蚀现象，同时装置对电场、磁场的抗扰性又不会有明显的减弱。

发明内容

本发明提供了一种高压大功率变换器中的控制电路抗辐射装置。一种高压大功率变换器中的控制电路抗辐射装置有效的屏蔽了电场和磁场中高、低频对控制电路的影响，充分保证了FPGA控制电路板在高压大功率下安全可靠运行。

本发明提出的一种高压大功率变换器中的控制电路抗辐射装置，由三层板状结构构成：最靠近控制电路的为钢层，然后是镍或铜层，最上面是银层，以钢材料为装置的主结构材料层，铜或镍为辅助镀银材料层，银为主要的镀层材料层；

所述钢层为高导磁材料主要屏蔽磁场的干扰，所述银层为高导电材料主要屏蔽电场的干扰；

所述装置的尺寸和外形结构可根据需要保护的主要设备具体大小进行调整，装置与板卡之间及装置本身面与面之间采用无缝连接，保持装置的完整性且不存在直角，以有利于电磁波的反射和吸收，装置与板卡间的焊接点由于是负导电性的银和铜的焊接，

所述装置与地连接时采用与板卡的数字地进行连接，连接时采用多点接地的方式。

其中，各个接地点之间的距离为4-7mm。

其中，所述装置的尺寸为长90.8mm，宽65.8mm，高18.0mm，针脚高度为4.5mm，针脚间距为5.0mm，钢材厚度选择0.8mm，装置的镀层结构主要是在0.8mm厚的钢材预镀6-10μm的镍，然后再均匀镀8-12μm银。

其中，所述装置在加工工艺过程中要进行镀层处理，在选择以钢为主体结构件进行无缝焊接并清洗后，在镀银的过程中由于无法直间镀在铜层上，先通过表层镀镍的方式帮助均匀镀8-12um厚的银层，使得最终的装置在镀层处理上光滑没有污点及不均匀的镀层的出现，最后为了防止银层的氧化需要加镀保护漆。

本发明的有益效果是：

1.本发明介绍的抗辐射装置抗扰性好；

2.本发明介绍的抗辐射装置结构简单、便于安装；

3.本发明介绍的抗辐射装置与板卡地层形成完整的六面体结构，屏蔽效果明显。

4.本发明介绍的抗辐射装置结构可以根据板卡的大小灵活改动，适用范围广，可用性好。

附图说明

图1示出该抗辐射装置对电磁场反射和吸收的原理；

图2示出该抗辐射装置材料和镀层的处理；

图3示出整个抗辐射装置的结构和尺寸；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

本发明的一种高压大功率变换器中的控制电路抗辐射装置可以有效的屏蔽电场和磁场中高、低频对控制电路的影响，空间占用体积小，基本上不占用板卡以外的空间，充分保证了FPGA控制电路板在高压大功率下安全可靠运行。

整个技术设计方案考虑如下，如附图1所示装置设计时对电磁波的衰减主要集中为A、R和B，即

SE＝20lgA+20lgB+20lgR         dB

吸收损耗A＝8.68t/δ与屏蔽体的电导率、磁导率、厚度和工作频率有关系。其中t为屏蔽体厚度，δ为集肤深度