CN115149515A - 一种低压电源供电滤波电路及电机控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压电源供电滤波电路及电机控制器,此供电滤波电路包括依次串联的多级差模滤波单元;相邻差模滤波单元之间通过共模电感连接,各共模电感沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第一级共模电感至第N‑1级共模电感;各共模电感的一侧绕组串联在低压电源正线,另一侧绕组串联在负线;各共模电感的各侧绕组于低压电源输出端与公共地之间均串联有共模Y电容,第N‑1级共模电感各侧绕组于低压电源输入端与公共地之间串联有共模Y电容;第N‑1级共模电感与对应共模Y电容形成第N‑1级共模滤波单元;其它共模电感与其各侧绕组于低压电源输入端的共模Y电容也形成共模滤波单元。本发明具有结构简单、成本低、适应性强、滤波性能好等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及新能源汽车电机控制器电源技术领域,具体涉及一种低压电源供电滤波电路及电机控制器。
背景技术
新能源汽车已经逐渐成为了未来汽车行业发展的方向,电驱系统EMC性能对整车的稳定性和可靠性起着至关重要作用。电机控制器是电动汽车核心动力部件,也是对外电磁辐射干扰的主要源头,有功率高、高频开关器件多、控制电路复杂、感性负载等特点,导致其成为新能源汽车中电磁兼容问题较为严重且难以解决的主要零部件之一。现如今,各主机厂对电机控制器EMC性能要求越来越高。
电机控制器工作过程中,高压母线、IGBT高速开关、三相线、MOSFET高速开关和集成电源芯片等对低压系统产生的辐射耦合性电磁干扰和传导性电磁干扰,通过电压电源线束传播至外界,进而影响外部电子设备正常工作。
目前电机控制器针对低压主控制板EMC设计措施包括PCB布局、布线、接地设计、屏蔽及增加滤波器等,良好电磁兼容设计可以很好的抑制外界干扰影响到电机控制器内部信号,同时也能防止电机控制器自身的电磁干扰影响到外部设备正常运行。低压电源输入端增加滤波电路是非常直接有效的抑制电磁干扰一种方法,现在市场上提供了很多将滤波电路集成封装的器件,在应对不同电驱系统的EMC需求时,无法根据EMC实际测试整改需求调整所需滤波器件参数,且成本相对较高,也达不到低压电路滤波插损需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的问题,本发明提供一种EMI滤波性能好的低压电源供电滤波电路及电机控制器。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种低压电源供电滤波电路,包括依次串联的多级差模滤波单元,沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第一级差模滤波单元至第N级差模滤波单元;相邻所述差模滤波单元之间通过共模电感连接,各所述共模电感沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第一级共模电感至第N-1级共模电感,其中N为自然数;各所述共模电感的一侧绕组串联在低压电源正线,另一侧绕组串联在低压电源负线;各所述共模电感的各侧绕组于低压电源输出端与公共地之间均串联有共模Y电容,其中第N-1级共模电感各侧绕组于低压电源输入端与公共地之间均串联有共模Y电容;第N-1级共模电感与其各侧绕组连接的共模Y电容形成第N-1级共模滤波单元;其它所述共模电感与其各侧绕组于低压电源输入端的共模Y电容也形成共模滤波单元,沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第N-2级共模滤波单元至第一级共模滤波单元。
作为上述技术方案的进一步改进:
各所述差模滤波单元则均包括多个差模X电容,各所述差模X电容的两端分别与低压电源正线和低压电源负线相连。
第一级差模滤波单元还包括差模电感,所述差模电感位于低压电源正线上;其中差模电感与各差模X电容共同形成差模π型滤波单元。
其中N=3;第一级差模滤波单元用于滤除10MHZ~108MHZ的差模干扰;第一级共模滤波单元用于滤除高频段20MHZ~108MHZ共模干扰;第二级差模滤波单元用于滤除1MHZ~10MHZ差模干扰;第二级共模滤波单元用于滤除150kHZ~20MHZ共模干扰;第三级差模滤波单元用于滤除150kHZ~1MHZ差模干扰。
各所述差模滤波单元均包括2~5个差模电容。
第N级差模滤波单元与低压电源输入端之间设有防反接单元。
所述防反接单元包括肖特基二极管,串联于低压电源正线上,其中肖特基二极管的正极与低压电源输入端相连,负极与第N级差模滤波单元相连。
所述第N级差模滤波单元与低压电源输入端之间设有静电防护单元。
所述静电防护单元包括双向TVS管,其两端分别与低压电源正线与负线之间。
本发明还公开了一种电机控制器,包括主控制电源模块和驱动电源模块,所述主控制电源模块与驱动电源模块相连,还包括如上所述的低压电源供电滤波电路,所述低压电源供电滤波电路的输入端与电动汽车低压蓄电池相连,输出端与所述主控制电源模块的输入端相连。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明采用多级差模滤波单元以及多级共模滤波单元相结合的滤波电路,其中各差模滤波单元或共模滤波单元滤除的电频干扰的频段不同,从而实现全频段滤除电磁干扰,其EMI滤波性能较好,可抑制电机控制器工作过程中传导性电磁干扰和辐射耦合性电磁干扰对外界电子设备的影响,也可抑制外界电子设备产生的电磁干扰对电机控制器的影响。
本发明的滤波电路可根据不同电驱系统平台的滤波插损需求调整各电感、电容参数,成本低,可靠性高,便于工程化应用。
附图说明
图1为本发明的供电滤波电路在实施例的电路原理图。
图2为本发明的供电滤波电路在实施例的方框结构图。
图3为本发明的电机控制器在实施例的方框结构图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1~2所示,本实施例的低压电源供电滤波电路,应用于电机控制器中,具体包括依次串联的多级差模滤波单元,沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第一级差模滤波单元、第二级差模滤波单元……第N级差模滤波单元;相邻差模滤波单元之间通过共模电感连接,各共模电感沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第一级共模电感、第二级共模电感……第N-1级共模电感,其中N为自然数;各共模电感的一侧绕组串联在低压电源正线,另一侧绕组串联在低压电源负线;各共模电感的各侧绕组于低压电源输出端与公共地之间均串联有共模Y电容,其中第N-1级共模电感各侧绕组于低压电源输入端与公共地之间均串联有共模Y电容;第N-1级共模电感与其各侧绕组连接的共模Y电容形成第N-1级共模滤波单元;其它共模电感与其各侧绕组于低压电源输入端的共模Y电容也形成共模滤波单元,沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第N-2级共模滤波单元至第一级共模滤波单元。
本发明采用多级差模滤波单元以及多级共模滤波单元相结合的滤波电路,其中各差模滤波单元或共模滤波单元滤除的电频干扰的频段不同,从而实现全频段滤除电磁干扰,其EMI滤波性能较好,可抑制电机控制器工作过程中传导性电磁干扰和辐射耦合性电磁干扰对外界电子设备的影响,也可抑制外界电子设备产生的电磁干扰对电机控制器的影响。
在一具体实施例中,N=3,低压电源供电滤波电路共包括:9个差模X电容,分别为CX1、CX2、CX3、CX4、CX5、CX6、CX7、CX8、CX9;6个共模Y电容,分别为CY1、CY2、CY3、CY4、CY5、CY6;2个共模电感,分别为L1、L2;1个差模电感L3;1个双向TVS管V1;1个防反接二极管V2;其中,共模电感L1、L2与共模Y电容CY1、CY2、CY3、CY4、CY5、CY6配合组成CLC和LC的多级滤波单元,对共模干扰进行滤波;CX7、CX8、CX9和L3配合组成π型滤波单元;CX1、CX2、CX3与CX4、CX5、CX6分别组成多级差模滤波单元,对差模干扰进行滤波,并各自针对不同频率段。
具体地,第一级差模滤波单元包括CX7、CX8、L3、CX9,主要滤除高频段(10MHZ~108MHZ)差模干扰,其中差模电感L3串联在低压电源正线,CX7、CX8分别放置于L3靠近低压电源输入端,一端接低压电源正线,另一端接低压电源负线,CX9放置于L3靠近低压电源输出端,一端接低压电源正线,另一端接低压电源负线;
第一级共模滤波单元包括CY5、CY6、L2,主要滤除高频段(20MHZ~108MHZ)共模干扰,共模电感L2一侧绕组串联在低压电源正线,另一侧绕组串联在低压电源负线,共模Y电容CY5、CY6分别放置于靠近L2低压电源输出端侧,CY5一端接低压电源正线,另一端接产品公共地,CY6一端接低压电源负线,另一端接产品公共地,其中公共地是电机控制器的机箱壳体;
第二级差模滤波单元包括CX4、CX5、CX6,主要滤除中频段(1MHZ~10MHZ)差模干扰,放置于靠近第一级共模滤波低压电源输入端,CX4、CX5、CX6分别一端接低压电源正线,另一端接低压电源负线,其容值参数可根据产品实际测试超标频点进行调整;
第二级共模滤波单元包括CY1、CY2、L1、CY3、CY4,主要滤除低频段(150kHZ~20MHZ)共模干扰,放置于第二级差模滤波靠近低压电源输入侧,共模电感L1一侧绕组串联在低压电源正线,另一侧绕组串联在低压电源负线,共模Y电容CY1、CY2分别放置于靠近静电防护V2低压电源输入端,一端接低压电源正线,另一端接产品公共地,共模Y电容CY3、CY4放置于靠近L1低压电源输出端侧,一端接低压电源正线,另一端接产品公共地,CY1、CY2、L1、CY3、CY4的参数可根据产品实际测试超标频点进行调整;
第三级差模滤波单元包括CX1、CX2、CX3,主要滤除低频段(150kHZ~1MHZ)差模干扰,放置于靠近第二级共模滤波低压电源输入端,CX4、CX5、CX6分别一端接低压电源正线,另一端接低压电源负线,其容值参数可根据产品实际测试超标频点进行调整。
上述具体的低压电源供电滤波电路整体结构简单、成本低、适用性强。
在一具体实施例中,第三级差模滤波单元与低压电源输入端之间设有防反接单元和静电防护单元;其中防反接单元包括肖特基二极管V2,静电防护单元包括双向TVS管V1,V1串联在低压电源正线,为肖特基二极管,防止低压电源正、负极反接对电机控制器低压系统造成的影响;V1放置于靠近第三级差模滤波单元的低压电源输入端;其中V2是双向TVS管,抑制产品外部静电产生的电磁干扰流向低压系统中,V2放置于靠近V1低压电源输入端,一端接低压电源正线,另一端接低压电源负线。通过上述防反接单元和静电防护单元,防止电源反接和外界静电放电对低压系统造成的干扰。
本发明的滤波电路可根据不同电驱系统平台的滤波插损需求调整各电感、电容参数,成本低,可靠性高,便于工程化应用。
如图3所示,本发明还公开了一种电机控制器,包括主控制电源模块和驱动电源模块,主控制电源模块与驱动电源模块相连,另外还包括如上所述的低压电源供电滤波电路,低压电源供电滤波电路的输入端与电动汽车低压蓄电池相连,输出端与主控制电源模块的输入端相连。本发明的电机控制器,包括如上所述的低压电源供电滤波电路,同样具有如上供电滤波电路所述的优点。另外低压滤波电路放置于低压电源进入电机控制器的机箱壳体内部低压连接器端口处,且滤波电路走线不要过长,尽量短而粗,避免高频干扰在机箱壳体内绕过滤波电路。
电机控制器内部低压系统电磁干扰抑制过程:首先通过第一级差模π型滤波单元(CX7、CX8、L3、CX9),再经过第一级共模滤波单元(CY5、CY6、L2),然后通过第二级差模滤波单元(CX4、CX5、CX6),再经过第二级共模滤波单元(CY1、CY2、L1、CY3、CY4),最后经过第三级差模滤波单元(CX1、CX2、CX3)、防反接单元(V2)及静电防护单元(V1),最终将电机控制器内部低压系统传导和辐射电磁干扰抑制在标准范围以内;
电机控制器外部电磁干扰抑制过程:首先通过静电防护单元(V1)和防反接单元(V2),然后通过第三级差模单元(CX1、CX2、CX3),再经过第二级共模滤波单元(CY1、CY2、L1、CY3、CY4),再次经过第二级差模滤波单元(CX4、CX5、CX6)和第一级共模滤波单元(L2、CY5、CY6),最后经过第一级差模π型滤波单元(CX7、CX8、L3、CX9),最终将抑制外部电磁干扰对电机控制器的影响。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低压电源供电滤波电路,其特征在于,包括依次串联的多级差模滤波单元,沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第一级差模滤波单元至第N级差模滤波单元;相邻所述差模滤波单元之间通过共模电感连接,各所述共模电感沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第一级共模电感至第N-1级共模电感,其中N为自然数;各所述共模电感的一侧绕组串联在低压电源正线,另一侧绕组串联在低压电源负线;各所述共模电感的各侧绕组于低压电源输出端与公共地之间均串联有共模Y电容,其中第N-1级共模电感各侧绕组于低压电源输入端与公共地之间均串联有共模Y电容;第N-1级共模电感与其各侧绕组连接的共模Y电容形成第N-1级共模滤波单元;其它所述共模电感与其各侧绕组于低压电源输入端的共模Y电容也形成共模滤波单元,沿低压电源输出端向低压电源输入端依次为第N-2级共模滤波单元至第一级共模滤波单元。
2.根据权利要求1所述的低压电源供电滤波电路,其特征在于,各所述差模滤波单元则均包括多个差模X电容,各所述差模X电容的两端分别与低压电源正线和低压电源负线相连。
3.根据权利要求2所述的低压电源供电滤波电路,其特征在于,第一级差模滤波单元还包括差模电感,所述差模电感位于低压电源正线上;其中差模电感与各差模X电容共同形成差模π型滤波单元。
4.根据权利要求3所述的低压电源供电滤波电路,其特征在于,其中N=3;第一级差模滤波单元用于滤除10MHZ~108MHZ的差模干扰;第一级共模滤波单元用于滤除高频段20MHZ~108MHZ共模干扰;第二级差模滤波单元用于滤除1MHZ~10MHZ差模干扰;第二级共模滤波单元用于滤除150kHZ~20MHZ共模干扰;第三级差模滤波单元用于滤除150kHZ~1MHZ差模干扰。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的低压电源供电滤波电路,其特征在于,各所述差模滤波单元均包括2~5个差模电容。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述的低压电源供电滤波电路,其特征在于,第N级差模滤波单元与低压电源输入端之间设有防反接单元。
7.根据权利要求6所述的低压电源供电滤波电路,其特征在于,所述防反接单元包括肖特基二极管,串联于低压电源正线上,其中肖特基二极管的正极与低压电源输入端相连,负极与第N级差模滤波单元相连。
8.根据权利要求1~4中任意一项所述的低压电源供电滤波电路,其特征在于,所述第N级差模滤波单元与低压电源输入端之间设有静电防护单元。
9.根据权利要求8所述的低压电源供电滤波电路,其特征在于,所述静电防护单元包括双向TVS管,其两端分别与低压电源正线与负线之间。
10.一种电机控制器,包括主控制电源模块和驱动电源模块,所述主控制电源模块与驱动电源模块相连,其特征在于,还包括如权利要求1~9中任意一项所述的低压电源供电滤波电路,所述低压电源供电滤波电路的输入端与电动汽车低压蓄电池相连,输出端与所述主控制电源模块的输入端相连。
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TA01 | Transfer of patent application right | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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