CN113225037B - 一种碳化硅高频控制器用滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳化硅高频控制器用滤波器，包括第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器和第二滤波器均设置有输入端和输出端，且第一滤波器的正负输入极板的输出端与第二滤波器的正负输入母排的输入端电气连接。与现有技术相比，本发明采用模块化设计，结构紧凑、滤波效果好、电磁兼容性能优良、装配自动化程度高，适合碳化硅高频控制器电磁兼容性能要求较高时候选用。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制器电磁兼容领域，尤其是涉及一种碳化硅高频控制器用滤波器。
背景技术
随着电动汽车的不断发展，越来越多的整车厂开始注重整车电磁干扰问题。电动汽车主要靠一套(或多套)电驱动系统提供牵引力，电机驱动系统主要包括动力电池、电机控制器、电机、高压线缆以及连接器。研究表明，整个电驱动系统当中最主要的干扰源就是电机控制器，由于其工作过程中的功率模块会产生瞬变的电压和电流，快速变化的电压或电流通过寄生电容和寄生电感形成干扰源，由此会产生较大的电磁骚扰，不但影响车辆的行车安全，同时也会通过传播路径向外传导或辐射，进而影响周围环境的电气装置。
现在大部分整车厂开发电驱动系统的时候，均要求配套的电驱动系统能够满足整车带载Class3甚至更高的EMC测试要求,而碳化硅产品本身要求满足的EMC 测试等级更高。现在电机控制器内部设计一般只设计薄膜电容和Y电容这两道滤波器，由于整个电驱动系统当中存在高压和高流，电机控制器就会出现很明显的电磁干扰，如果没有很好地设计和控制，必然会导致整车控制器的稳定和可靠性受到影响，也很难满足整车的需求。因此，迫切地需要设计出一种高效高频的滤波装置，来满足整车通过EMC测试。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种碳化硅高频控制器用滤波器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种碳化硅高频控制器用滤波器，包括第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器和第二滤波器均设置有输入端和输出端，且第一滤波器的正负输入极板的输出端与第二滤波器的正负输入母排的输入端电气连接。
优选地，所述第一滤波器包括设置于支架中心的正负输入极板和固定在支架前面的第三滤波共模电容和第三滤波磁环，以及固定在支架后面的第二滤波差模电容，所述第三接地铜排和第四接地铜排与支架注塑在一起。所述第二滤波差模电容的两个针脚分别与正输入极板和负输入极板电气连接，所述第三滤波共模电容共两个，其中两个针脚分别与正输入极板和负输入极板电气连接，另外两个针脚分别与第三接地铜排和第四接地铜排电气连接，第三滤波磁环环绕在正负输入极板的周围；所述第二滤波器包括支座、正输入母排、负输入母排、第一滤波共模电容、第一接地铜排、第二接地铜排、第一滤波磁环、第二滤波磁环、第二滤波共模电容、第一滤波差模电容、输出端焊接孔、差模电容焊接孔，所述正输入母排和负输入母排设置于支座中心，并穿过前端和后端，所述第一滤波磁环和第二滤波磁环分别穿过正输入母排和负输入母排固定在支座前端和后端的灌封槽里面，所述第一接地铜排和第二接地铜排均与支座一体注塑，所述第一滤波共模电容和第二滤波共模电容分别灌封固定在支座上，并对应设置在第一滤波磁环和第二滤波磁环的正下方，第一滤波共模电容的正负针脚分别于正输入母排和负输入母排电气连接，其接地针脚分别与第一接地铜排和第二接地铜排的一端电气连接，第二滤波共模电容的正负针脚分别与正输入母排和负输入母排的输出端焊接孔电气连接，其接地针脚分别与第一接地铜排和第二接地铜排的另一端电气连接，所述第一滤波差模电容设置在支座正底面，其针脚穿过支座并与正输入母排和负输入母排的差模电容焊接孔电气连接。
优选地，所述所述支架包括设置于前部的第六灌封槽、第三通孔和第二灌封槽，还包括设置于支架后部的第八灌封槽和去重孔。所述第六灌封槽位于支架最上端，第三通孔平行穿过第六灌封槽中心，所述第二灌封槽位于第六灌封槽正下方，所述第八灌封槽和去重孔均位于第六灌封槽的正下方，开口方向与第二灌封槽相反，第八灌封槽和去重孔之间有筋条隔开。
优选地，所述第六灌封槽呈环形结构，第三通孔设置于第六灌封槽中心，且为两个并排布置的长方形结构；第七灌封槽有两个呈长方形深度22mm结构的槽组成，中间有一个塑料筋条隔开；第八灌封槽为只有一个长方形结构深度22mm的槽，槽两边设置有两个22mm深的正方形结构去重孔，彼此中间有筋条隔开。
优选地，所述包括支座第一通孔，第一灌封槽、第二灌封槽、第二通孔、第三灌封槽、第四灌封槽、第五灌封槽和圆孔。所述第一通孔，第一灌封槽、第二灌封槽均设置在支座的前部，且第二灌封槽在第一通孔和第一灌封槽的正下方，所述第二通孔，第三灌封槽、第四灌封槽均设置在支座的后部，且第四灌封槽在第二通孔和第三灌封槽的正下方，所述第五灌封槽设置在支座的底部中间位置，夹在第一灌封槽和第三灌封槽中间。
优选地，所述第六灌封槽、第一灌封槽和第三灌封槽均呈环形结构，内部直接用灌封胶灌封滤波磁环，所述第三接地母排和第四接地母排分别有一个U型分叉结构，可以实现与第三滤波共模电容的针脚焊接。
优选地，所述第三通孔、第一通孔和第二通孔均为长方形结构且分别位于第六灌封槽、第一灌封槽和第三灌封槽中心，第三通孔、第一通孔和第二通孔均有两个长方形孔水平排列组成，关于支座中心对称。
优选地，所述第一滤波共模电容、第二滤波共模电容和第三滤波共模电容设有并联连接的两个，第一滤波共模电容和第二滤波共模电容的正负针脚分别与正负输入母排焊接固定，接地针脚分别与第一接地铜排和第二接地铜排焊接固定，第三滤波共模电容的正负针脚分别与正负输入极板焊接固定，接地针脚分别与第三接地铜排和第四接地铜排焊接固定。
优选地，所述第二灌封槽和第四灌封槽均有两个呈长方形结构的槽组成，两个槽中间均有一个塑料筋条隔开。
优选地，所述第五灌封槽和第八灌封槽均是用来灌封两个0.68uf的第一滤波差模电容，所述第二灌封槽、第四灌封槽和第七灌封槽分别用来灌封第一滤波共模电容、第二滤波共模电容和第三共模电容，第一滤波共模电容容值为220nf和第二滤波共模电容容值为330，第三滤波共模电容为68nf，所述第一灌封槽、第三灌封槽和第六灌封槽分别用来灌封第一滤波磁环、第二滤波磁环和第三滤波磁环，第一滤波磁环为纳米晶材料，第二滤波磁环为锰锌铁氧体材料，第三滤波磁环为镍锌铁氧体磁环。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明采用了模块化设计，第一滤波器和第二滤波器可以通过螺栓固定为一个整体，全部零件均立足于支架和支座进行安装，同时将所有的零部件集成固定在支架和支座上面，组成一个完整的设计块，集成度高，滤波效果好，占用体积小，结构可靠，可以满足简便拆装使用。
2、支架和支座本身内部设置有灌封槽，所有的灌封槽均是用来灌封滤波磁环、滤波共模电容和滤波差模电容，结构紧凑，集成度高。
4、第一滤波器和第二滤波器中的正负输入极板和正负输入母排均开设分叉结构焊接固定，第一滤波器的第三接地铜排和第四接地铜排也开设分叉结构焊接固定；第二滤波器第一接地铜排和第二接地铜排也开设分叉结构焊接固定；第一滤波器有三道滤波，第二滤波器有六道滤波，这样整车电池当中的高压直流进入IGBT 逆变之前需要经过九道滤波环节，可以彻底将电池当中的高频干扰阻挡在电机控制器外面，避免了外界高压对电机控制器的影响，使得电机控制器的滤波效果变得更好，也使得本文高效滤波装置电磁兼容性能更好。
3、滤波磁环采用环形结构，灌封固定在支架和支座的灌封槽里面，三种滤波磁环分别为纳米晶、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体，通过这样的材料不同设计，可以大大改善电机控制器的电磁兼容性能，并且实际工程应用不同频段滤波效果较好，可以满足整车通过电磁兼容测试标准的要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的第一滤波器前部结构示意图；
图3为本发明的第一滤波器后部结构示意图；
图4为本发明的第二滤波器前部结构示意图；
图5为本发明的第二滤波器后部结构示意图；
图6为本发明的支架前部结构示意图；
图7为本发明的支架后部结构示意图；
图8为本发明的支座前部结构示意图；
图9为本发明的支座后部结构示意图；
图10为本发明的支座底部结构示意图；
图中标注：1、第一滤波器，2、第二滤波器，1-1为支架，1-2为正输入极板， 1-3为负输入极板，1-4为第三接地铜排，1-5为第三滤波磁环，1-6为第三滤波共模电容，1-7为第四接地铜排，1-8为第二滤波差模电容，1-1-1为第六灌封槽，1-1-2 为第三通孔，1-1-3为第七灌封槽，1-1-4为第八灌封槽，2-1为支座，2-2为正输入母排，2-3为负输入母排，2-4为第一滤波共模电容，2-5为第一接地铜排，2-6为第二接地铜排，2-7为第一滤波磁环，2-8为第二滤波磁环，2-9为第二滤波共模电容，2-10为第一滤波差模电容，2-1-1为第一通孔，2-1-2为第一灌封槽、2-1-3 为第二灌封槽、2-1-4为第二通孔、2-1-5为第三灌封槽、2-1-6为第四灌封槽、2-1-7 为第五灌封槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，为结构装配示意图，本申请提出一种碳化硅高频控制器用滤波器。包括第一滤波器1和第二滤波器2，第一滤波器的正输入极板和负输入极板的输出端与第二滤波器的正输入母排和负输入母排的输入端连接固定。
如图2、图3、图6和图7所示，第一滤波器包括支架1-1和设置于支架中心的正输入极板1-2、负输入极板1-3和固定在支架1-1前面的第三滤波共模电容1-6 和第三滤波磁环1-5，以及固定在支架1-1后面的第二滤波差模电容1-8，所述第三接地铜排1-4和第四接地铜排1-7与支架1-1注塑在一起。所述滤波差模电容1-8 灌封在第八灌封槽1-1-4里，其两个针脚分别与正输入极板1-2、负输入极板1-3 的输入端焊接孔焊接固定，所述第三滤波共模电容1-6灌封在第七灌封槽1-1-3里面，第三滤波共模电容1-6共两个，其中两个针脚分别与正输入极板1-2和负输入极板1-3的输出端焊接孔焊接固定，另外两个针脚分别与第三接地铜排1-4和第四接地铜排1-7的U型分叉焊接固定，第三滤波磁环1-5环绕在正负输入极板的周围，并通过硅胶灌封在第六灌封槽1-1-1里面。
如图4、图5所示，包括支座2-1、正输入母排2-2、负输入母排2-3、第一滤波共模电容2-4、第一接地铜排2-5、第二接地铜排2-6、第一滤波磁环2-7、第二滤波磁环2-8、第二滤波共模电容2-9、第一滤波差模电容2-10，所述正输入母排 2-2和负输入母排2-3设置于支座2-1中心，并穿过前端和后端，所述第一滤波磁环2-7和第二滤波磁环2-8分别穿过正输入母排2-2和负输入母排2-3固定在支座2-1前端和后端的灌封槽里面，所述第一接地铜排2-5和第二接地铜排2-6均与支座2-1一体注塑，所述第一滤波共模电容2-4和第二滤波共模电容2-9分别灌封固定在支座2-1上，并对应设置在第一滤波磁环2-7和第二滤波磁环2-8的正下方，第一滤波共模电容2-4的正负针脚分别于正输入母排2-2和负输入母排2-3电气连接，其接地针脚分别与第一接地铜排2-5和第二接地铜排2-6的一端电气连接，第二滤波共模电容2-9的正负针脚分别与正输入母排2-2和负输入母排2-3的输出端电气连接，其接地针脚分别与第一接地铜排2-5和第二接地铜排2-6的另一端电气连接，所述第一滤波差模电容2-10设置在支座2-1正底面，其针脚穿过支座2-1 并与正输入母排2-2和负输入母排2-3电气连接。
图8、图9和图10所示，所述支座包括第一通孔2-1-1，第一灌封槽2-1-2、第二灌封槽2-1-3、第二通孔2-1-4、第三灌封槽2-1-5、第四灌封槽2-1-6、第五灌封槽2-1-7。所述第一通孔2-1-1，第一灌封槽2-1-2、第二灌封槽2-1-3均设置在支座2-1的前部，且第二灌封槽2-1-3在第一通孔2-1-1和第一灌封槽2-1-2的正下方，所述第二通孔2-1-4，第三灌封槽2-1-5、第四灌封槽2-1-6均设置在支座1的后部，且第四灌封槽2-1-6在第二通孔2-1-4和第三灌封槽2-1-5的正下方，所述第五灌封槽2-1-7设置在支座2-1的底部中间位置，夹在第一灌封槽2-1-2和第三灌封槽2-1-5 中间。第一滤波共模电容2-4用硅胶灌封在第一灌封槽2-1-2里面，第二滤波共模电容2-9用硅胶灌封在第四灌封槽2-1-6里面，第一滤波磁环2-7和第二滤波磁环 2-8分别用硅胶灌封在第一灌封槽2-1-2和第三灌封槽2-1-5里面，第一滤波差模电容2-10灌封在第五灌封槽2-1-7里面，其针脚穿过第五灌封槽2-1-7底面的圆孔 2-1-8，并同时穿过正负时输入铜排的焊接孔，并用锡焊固定连接。
该碳化硅控制器用滤波器的具体装配过程如下：
首先装配第一滤波器：
1、首先将第三滤波磁环1-5、第三滤波共模电容1-6和第二滤波差模电容1-8 分别用硅胶灌封在第六灌封槽1-1-1第七灌封槽1-1-3和第八灌封槽1-1-4中；
2、再将第二滤波差模电容1-8的两个针脚分别穿过正输入极板1-2和负输入极板1-3的输入端焊接孔，并用锡焊焊接固定；
3、同时将两个第三滤波共模电容1-6的其中两个针脚分别穿过正输入极板1-2 和负输入极板1-3的焊接孔，并用锡焊焊接固定，另外两个针脚分别于第三接地铜排和第四接地铜排的U型分叉用锡焊焊接固定，完成整个第一滤波器的装配。
然后装配第二滤波器：
1、首先将第一滤波磁环2-7和第二滤波磁环2-8穿过正负输入母排，并分别用硅胶灌封在第一灌封槽2-1-2和第三灌封槽2-1-5里面；
2、再将第一滤波共模电容2-4和二滤波共模电容2-9分别用硅胶灌封在第一灌封槽2-1-2和第四灌封槽2-1-6里面，并用锡焊将第一滤波共模电容2-4和二滤波共模电容2-9的正负针脚与正输入母排2-2和负输入母排2-3焊接固定，再用电阻焊将第一滤波共模电容2-4和二滤波共模电容2-9的接地针脚与第一接地铜排 2-5和第二接地铜排2-6的U型分叉焊接固定；
3、接着将第一滤波差模电容2-10用硅胶灌封在第五灌封槽2-1-7里面，并将其针脚穿过第五灌封槽2-1-7底面的圆孔2-1-8，并同时穿过正负时输入铜排的差模电容焊接孔2-12，并用锡焊固定，完成整个第二滤波器的装配。
最后合装成完整的滤波器：
将第一滤波器1和第二滤波器2用螺栓固定连接1成为一个整体，至此完成整个滤波器的装配。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种碳化硅高频控制器用滤波器，包括第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器和第二滤波器均设置有输入端和输出端，且第一滤波器的正负输入极板的输出端与第二滤波器的正负输入母排的输入端电气连接，
其特征在于，所述第一滤波器包括设置于支架中心的正负输入极板和固定在支架前面的第三滤波共模电容和第三滤波磁环，以及固定在支架后面的第二滤波差模电容，第三接地铜排和第四接地铜排与支架注塑在一起，所述第二滤波差模电容的两个针脚分别与正输入极板和负输入极板电气连接，所述第三滤波共模电容共两个，其中两个针脚分别与正输入极板和负输入极板电气连接，另外两个针脚分别与第三接地铜排和第四接地铜排电气连接，第三滤波磁环环绕在正负输入极板的周围；所述第二滤波器包括支座、正输入母排、负输入母排、第一滤波共模电容、第一接地铜排、第二接地铜排、第一滤波磁环、第二滤波磁环、第二滤波共模电容、第一滤波差模电容、输出端焊接孔、差模电容焊接孔，所述正输入母排和负输入母排设置于支座中心，并穿过前端和后端，所述第一滤波磁环和第二滤波磁环分别穿过正输入母排和负输入母排固定在支座前端和后端的灌封槽里面，所述第一接地铜排和第二接地铜排均与支座一体注塑，所述第一滤波共模电容和第二滤波共模电容分别灌封固定在支座上，并对应设置在第一滤波磁环和第二滤波磁环的正下方，第一滤波共模电容的正负针脚分别于正输入母排和负输入母排电气连接，其接地针脚分别与第一接地铜排和第二接地铜排的一端电气连接，第二滤波共模电容的正负针脚分别与正输入母排和负输入母排的输出端焊接孔电气连接，其接地针脚分别与第一接地铜排和第二接地铜排的另一端电气连接，所述第一滤波差模电容设置在支座正底面，其针脚穿过支座并与正输入母排和负输入母排的差模电容焊接孔电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅高频控制器用滤波器，其特征在于，所述支架包括设置于前部的第六灌封槽、第三通孔和第二灌封槽，还包括设置于支架后部的第八灌封槽和去重孔，所述第六灌封槽位于支架最上端，第三通孔平行穿过第六灌封槽中心，所述第二灌封槽位于第六灌封槽正下方，所述第八灌封槽和去重孔均位于第六灌封槽的正下方，开口方向与第二灌封槽相反，第八灌封槽和去重孔之间有筋条隔开。
3.根据权利要求2所述的一种碳化硅高频控制器用滤波器，其特征在于，所述第六灌封槽呈环形结构，第三通孔设置于第六灌封槽中心，且为两个并排布置的长方形结构；第七灌封槽有两个呈长方形深度22mm结构的槽组成，中间有一个塑料筋条隔开；第八灌封槽为只有一个长方形结构深度22mm的槽，槽两边设置有两个22mm深的正方形结构去重孔，彼此中间有筋条隔开。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅高频控制器用滤波器，其特征在于，所述支座包括第一通孔，第一灌封槽、第二灌封槽、第二通孔、第三灌封槽、第四灌封槽、第五灌封槽和圆孔，所述第一通孔，第一灌封槽、第二灌封槽均设置在支座的前部，且第二灌封槽在第一通孔和第一灌封槽的正下方，所述第二通孔，第三灌封槽、第四灌封槽均设置在支座的后部，且第四灌封槽在第二通孔和第三灌封槽的正下方，所述第五灌封槽设置在支座的底部中间位置，夹在第一灌封槽和第三灌封槽中间。
5.根据权利要求3或4所述的一种碳化硅高频控制器用滤波器，其特征在于，第六灌封槽、第一灌封槽和第三灌封槽均呈环形结构，内部直接用灌封胶灌封滤波磁环，第三接地母排和第四接地母排分别有一个U型分叉结构，实现与第三滤波共模电容的针脚焊接。
6.根据权利要求5所述的一种碳化硅高频控制器用滤波器，其特征在于，第三通孔、第一通孔和第二通孔均为长方形结构且分别位于第六灌封槽、第一灌封槽和第三灌封槽中心，第三通孔、第一通孔和第二通孔均有两个长方形孔水平排列组成，关于支座中心对称。
7.根据权利要求1所述的一种碳化硅高频控制器用滤波器，其特征在于，所述第一滤波共模电容、第二滤波共模电容和第三滤波共模电容设有并联连接的两个，第一滤波共模电容和第二滤波共模电容的正负针脚分别与正负输入母排焊接固定，接地针脚分别与第一接地铜排和第二接地铜排焊接固定，第三滤波共模电容的正负针脚分别与正负输入极板焊接固定，接地针脚分别与第三接地铜排和第四接地铜排焊接固定。
8.根据权利要求4所述的一种碳化硅高频控制器用滤波器，其特征在于，所述第二灌封槽和第四灌封槽均有两个呈长方形结构的槽组成，两个槽中间均有一个塑料筋条隔开。
9.根据权利要求8所述的一种碳化硅高频控制器用滤波器，其特征在于，所述第五灌封槽和第八灌封槽均是用来灌封两个0.68uf的第一滤波差模电容，所述第二灌封槽、第四灌封槽和第七灌封槽分别用来灌封第一滤波共模电容、第二滤波共模电容和第三共模电容，第一滤波共模电容容值为220nf和第二滤波共模电容容值为330，第三滤波共模电容为68nf，所述第一灌封槽、第三灌封槽和第六灌封槽分别用来灌封第一滤波磁环、第二滤波磁环和第三滤波磁环，第一滤波磁环为纳米晶材料，第二滤波磁环为锰锌铁氧体材料，第三滤波磁环为镍锌铁氧体磁环。
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