CN214125147U - 一种滤波电路及直流充电模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及电子电路技术领域，公开一种滤波电路及直流充电模块。滤波电路用于对直流输入电源进行滤波，滤波电路包括共模电容组、差模电容组及第一共模电感，共模电容组与第一共模电感构成π型共模滤波网络，差模电容组与第一共模电感构成π型差模滤波网络。通过以上方式，其能够同时滤除输入电源的共模干扰信号和差模干扰信号，有效降低EMI，从而达到较高的EMC性能。

Description

一种滤波电路及直流充电模块

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种滤波电路及直流充电模块。

背景技术

在电源转换模块中，例如在电动车辆的AC/DC充电模块中，电源在传输过程中会产生各种各样的传导干扰，这些传导干扰不仅存在于AC/DC充电模块的交流侧，也会存在于AC/DC充电模块的直流侧，因此需要在交流侧和直流侧设置EMI滤波电路以在一定程度上降低EMI，从而避免这些干扰成分通过端口或线缆传输至外部设备，保证外部设备能够正常工作。

目前在直流侧设置的EMI滤波电路大多仅能够抑制共模干扰信号而没有办法有效抑制差模干扰信号，该差模干扰信号传输至外部设备同样会影响外部设备的工作的稳定性，因此，有必要对相关技术进行改进。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种滤波电路及直流充电模块，能够解决相关技术中无法同时有效地抑制共模干扰信号和差模干扰信号的技术问题。

本实用新型实施例为解决上述技术问题提供了如下技术方案：

在第一方面，本实用新型实施例提供一种滤波电路，包括共模电容组、差模电容组及第一共模电感；所述第一共模电感包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第一共模电感的第一输入端用于与直流输入电压正极连接，所述第一共模电感的第二输入端用于与直流输入电压负极连接，所述第一共模电感的第一输出端与直流输出电压正极连接，所述第一共模电感的第二输出端与直流输出电压负极连接；所述共模电容组与所述第一共模电感构成π型共模滤波网络，所述差模电容组与所述第一共模电感构成π型差模滤波网络。

可选的，所述共模电容组包括第一共模电容对及第二共模电容对；所述第一共模电容对并联在所述第一共模电感的第一输入端和第二输入端之间，所述第二共模电容对并联在所述第一共模电感的第一输出端和第二输出端之间。

可选的，所述第一共模电容对包括第一Y电容及第二Y电容；所述第二共模电容对包括第三Y电容及第四Y电容；所述第一Y电容的一端与所述第一共模电感的第一输入端连接，所述第一Y电容的另一端与所述第二Y电容的一端用于共同连接机壳，所述第二Y电容的另一端与所述第一共模电感的第二输入端连接；所述第三Y电容的一端与所述第一共模电感的第一输出端连接，所述第三Y电容的另一端与所述第四Y电容的一端用于共同连接机壳，所述第四Y电容的另一端与所述第一共模电感的第二输出端连接。

可选的，所述差模电容组包括第一金属膜电容及第二金属膜电容；所述第一金属膜电容并联在所述第一共模电感的第一输入端和第二输入端之间，所述第二金属膜电容并联在所述第一共模电感的第一输出端和第二输出端之间。

可选的，所述金属膜电容的电容值大于或等于5微法。

可选的，还包括第一电解电容及第二电解电容；所述第一电解电容并联在所述第一共模电感的第一输入端和第二输入端之间，所述第二电解电容对并联在所述第一共模电感的第一输出端和第二输出端之间。

可选的，还包括第二共模电感；所述第二共模电感包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第二共模电感的第一输入端与所述第一共模电感的第一输出端连接，所述第二共模电感的第二输入端与所述第一共模电感的第二输出端连接，所述第二共模电感的第一输出端直流输出电压正极连接，所述第二共模电感的第二输出端与直流输出电压负极连接。

可选的，所述共模电容组还包括第五Y电容及第六Y电容；所述第五Y电容的一端与所述第二共模电感的第一输出端连接，所述第五Y电容的另一端与所述第六Y电容的一端用于共同连接机壳，所述第六Y电容的另一端与所述第二共模电感的第二输出端连接。

可选的，所述差模电容组还包括第三金属膜电容；所述第三金属膜电容并联在第二共模电感的第一输出端和第二输出端之间。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种直流充电模块，包括如上所述的滤波电路。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于相关技术，提供了一种滤波电路及直流充电模块。滤波电路用于对直流输入电源进行滤波，滤波电路包括共模电容组、差模电容组及第一共模电感，共模电容组与第一共模电感构成π型共模滤波网络，差模电容组与第一共模电感构成π型差模滤波网络。通过以上方式，其能够同时滤除输入电源的共模干扰信号和差模干扰信号，有效降低EMI，从而达到较高的EMC性能。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片仅作为示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供一种滤波电路的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供一种滤波电路的结构示意图；

图3是本实用新型又一实施例提供一种滤波电路的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供一种滤波电路的结构示意图。如图1所示，滤波电路100包括共模电容组10、差模电容组20及第一共模电感30。共模电容组10中的共模电容设置在第一共模电感30的输入侧和输出侧，差模电容组20中的差模电容设置在第一共模电感30的输入侧和输出侧。从而使得，共模电容组10与第一共模电感30构成π型共模滤波网络，差模电容组20与第一共模电感30构成π型差模滤波网络。

通过利用π型共模滤波网络和π型差模滤波网络对输入信号进行滤波处理，能够同时对直流输入电源信号的共模干扰信号或差模干扰信号进行有效的滤除，从而有效抑制EMI。

在一些实施例中，第一共模电感30为由超微晶磁环和铁氧体磁环组成的共模电感，第一共模电感30包括两个共模电感线圈，这两个线圈绕在同一铁芯上，匝数和相位都相同(绕制反向)。当电路中的正常电流流经该电感器时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，此时正常信号电流主要受线圈电阻的影响(和少量因漏感造成的阻尼)，当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模干扰电流，达到滤波的目的。

具体的，如图1所示，共模电感30包括第一输入端30a、第二输入端30b、第一输出端30c及第二输出端30d，共模电感30的第一输入端30a与直流输入电压正极VIN+连接，共模电感30的第二输入端30b与直流输入电压负极VIN-连接，共模电感30的第一输出端30c与直流输出电压正极VOUT+连接，共模电感30的第二输出端30d与直流输出电压负极VOUT-连接。

共模电容组10与共模电感30构成π型共模滤波网络时，能够有效滤除输入信号的共模干扰或噪声。如图1所示，共模电容组10包括第一共模电容对11及第二共模电容对12，第一共模电容对11并联在共模电感30的第一输入端30a和第二输入端30b之间，第二共模电容对12并联在共模电感30的第一输出端30c和第二输出端30d之间。

如图1所示，第一共模电容对11包括第一Y电容C_Y1及第二Y电容C_Y2，第二共模电容对12包括第三Y电容C_Y3及第四Y电容C_Y4。

第一Y电容C_Y1的一端与第一共模电感30的第一输入端30a连接，第一Y电容C_Y1的另一端与第二Y电容C_Y2的一端共同连接机壳PE，第二Y电容C_Y2的另一端与第一共模电感30的第二输入端30b连接。

第三Y电容C_Y3的一端与第一共模电感30的第一输出端30c连接，第三Y电容C_Y3的另一端与第四Y电容C_Y4的一端共同连接机壳PE，第四Y电容C_Y4的另一端与第一共模电感30的第二输出端30d连接。

其中，Y电容作为抑制电源电磁干扰用电容器，主要用于抑制共模干扰。Y电容是一种安规电容，用于电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全的场合。

在本实施例中，当直流输入电源VIN存在共模干扰信号时，在一方面，从直流输入电压正极VIN+流入的共模干扰电流分为两路，第一路通过第一Y电容C_Y1后流入机壳PE，第二路通过第一共模电感30后衰减，之后又分为两路，第一路通过第三Y电容C_Y3后流入机壳PE，第二路流入直流输出电压正极VOUT+；在另一方面，从直流输入电压正极VIN-流入的共模干扰电流分为两路，第一路通过第二Y电容C_Y2后流入机壳PE，第二路通过第一共模电感30后衰减，之后又分为两路，第一路通过第四Y电容C_Y4后流入机壳PE，第二路流入直流输出电压负极VOUT-。

差模电容组20与共模电感30构成π型差模滤波网络时，能够有效滤除输入信号的差模干扰或噪声。如图1所示，差模电容组20包括第一金属膜电容C1及第二金属膜电容C2。

第一金属膜电容C1并联在第一共模电感30的第一输入端30a和第二输入端30b之间，第二金属膜电容C2并联在第一共模电感30的第一输出端30c和第二输出端30d之间。

金属膜电容(金属化薄膜电容)是以有机塑料薄膜做介质，以金属化薄膜做电极，通过卷绕方式制成(叠片结构除外)制成的电容，金属化薄膜电容器所使用的薄膜有聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯等，除了卷绕型之外，也有叠层型。电容制造商能够根据具体的应用，通过选择适当的电介质来优化金属化薄膜电容的特性。例如，聚脂薄膜在普通应用中表现出良好的特性，具有高介电常数、高绝缘强度、自我复原特点和良好的温度稳定性，成为解耦、阻断、旁路和噪声抑制等直流应用中最流行的选择。得益于金属膜电容的良好特性，其多用于电力供电产品中的EMI滤波器。

在本实施例中，当直流输入电源VIN存在差模干扰信号时，从直流输入电压正极VIN+流入的差模干扰电流分为两路，第一路通过第一差模电容C1后流入直流输入电压负极VIN-，第二路则通过第一共模电感30后衰减，之后又分为两路，第一路通过第二差模电容C2以及第一共模电感30后流入直流输入电压负极VIN-。

在一些实施例中，第一金属膜电容C1和第二金属膜电容C2的电容值大于或等于5微法(uF)。

在一些实施例中，如图2所示，滤波电路100还包括第一电解电容C3和第二电解电容C4。

第一电解电容C3并联在第一共模电感30的第一输入端30a和第二输入端30b之间，第二电解电容C4并联在第一共模电感30的第一输出端30c和第二输出端30d之间。

电解电容是电容的一种，金属箔为正极(铝或钽)，与正极紧贴金属的氧化膜(氧化铝或五氧化二钽)是电介质，阴极由导电材料、电解质(电解质可以是液体或固体)和其他材料共同组成。本实施例中的第一电解电容C3和第二电解电容C4主要用作储能和纹波抑制。

通过共模电容组10(第一Y电容C_Y1、第二Y电容C_Y2、第三Y电容C_Y3及第四Y电容C_Y4)与第一共模电感30构成π型共模滤波网络，差模电容组20(第一金属膜电容C1和第二金属膜电容C2)与第一共模电感30构成π型差模滤波网络，以及第一电解电容C3和第二电解电容C4来储能和纹波抑制，其能够有效抑制来自直流输入电源的共模干扰信号和差模干扰信号以及150kHz-30MHz的传导骚扰。其应用于AC/DC直流充电模块CPT端口时，可使得对传导骚扰的滤波效果符合GB/T 18487.2及IEC61851-21-2对直流充电模块CPT端口传导骚扰的要求。

为了进一步增强EMI滤波效果，在一些实施例中，如图3所示，滤波电路100还包括第二共模电感40、第三金属膜电容C5、第五Y电容C_Y5及第六Y电容C_Y6。

第二共模电感40包括第一输入端40a、第二输入端40b、第一输出端40c及第二输出端40d，第二共模电感40的第一输入端40a与第一共模电感30的第一输出端30c连接，第二共模电感40的第二输入端40b与第一共模电感30的第二输出端30d连接，第二共模电感40的第一输出端40c直流输出电压正极VOUT+连接，第二共模电感40的第二输出端40d与直流输出电压负极VOUT-连接。

第五Y电容C_Y5的一端与第二共模电感40的第一输出端40c连接，第五Y电容C_Y5的另一端与第六Y电容C_Y6的一端共同连接机壳PE，第六Y电容C_Y6的另一端与第二共模电感40的第二输出端40d连接。

第三金属膜电容C5并联在第二共模电感40的第一输出端40c和第二输出端40d之间。

在本实施例中，共模电容组10(第一Y电容C_Y1、第二Y电容C_Y2、第三Y电容C_Y3、第四Y电容C_Y4、第五Y电容C_Y5及第六Y电容C_Y6)、第一共模电感30及第二共模电感40构成两级共模滤波器，差模电容组20(第一金属膜电容C1、第二金属膜电容C2及第三金属膜电容C3)、第一共模电感30及第二共模电感40构成两级差模滤波器。因此，通过两级的共模滤波和差模滤波，能够大大抑制来自直流输入电源的共模干扰信号和差模干扰信号，从而得到更加纯净的直流电源。

作为本实用新型的另一方面，本实用新型实施例还提供一种直流充电模块，包括如上所述的滤波电路。

最后要说明的是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且在本实用新型的思路下，上述各技术特征继续相互组合，并存在如上所述的本实用新型不同方面的许多其它变化，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种滤波电路，其特征在于，包括共模电容组、差模电容组及第一共模电感；

所述第一共模电感包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第一共模电感的第一输入端用于与直流输入电压正极连接，所述第一共模电感的第二输入端用于与直流输入电压负极连接，所述第一共模电感的第一输出端与直流输出电压正极连接，所述第一共模电感的第二输出端与直流输出电压负极连接；

所述共模电容组与所述第一共模电感构成π型共模滤波网络，所述差模电容组与所述第一共模电感构成π型差模滤波网络。

2.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，

所述共模电容组包括第一共模电容对及第二共模电容对；

所述第一共模电容对并联在所述第一共模电感的第一输入端和第二输入端之间，所述第二共模电容对并联在所述第一共模电感的第一输出端和第二输出端之间。

3.根据权利要求2所述的滤波电路，其特征在于，

所述第一共模电容对包括第一Y电容及第二Y电容；

所述第二共模电容对包括第三Y电容及第四Y电容；

所述第一Y电容的一端与所述第一共模电感的第一输入端连接，所述第一Y电容的另一端与所述第二Y电容的一端用于共同连接机壳，所述第二Y电容的另一端与所述第一共模电感的第二输入端连接；

所述第三Y电容的一端与所述第一共模电感的第一输出端连接，所述第三Y电容的另一端与所述第四Y电容的一端用于共同连接机壳，所述第四Y电容的另一端与所述第一共模电感的第二输出端连接。

4.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，

所述差模电容组包括第一金属膜电容及第二金属膜电容；

所述第一金属膜电容并联在所述第一共模电感的第一输入端和第二输入端之间，所述第二金属膜电容并联在所述第一共模电感的第一输出端和第二输出端之间。

5.根据权利要求4所述的滤波电路，其特征在于，所述金属膜电容的电容值大于或等于5微法。

6.根据权利要求1所述的滤波电路，其特征在于，还包括第一电解电容及第二电解电容；

所述第一电解电容并联在所述第一共模电感的第一输入端和第二输入端之间，所述第二电解电容对并联在所述第一共模电感的第一输出端和第二输出端之间。

7.根据权利要求1至6任一项所述的滤波电路，其特征在于，还包括第二共模电感；

所述第二共模电感包括第一输入端、第二输入端、第一输出端及第二输出端，所述第二共模电感的第一输入端与所述第一共模电感的第一输出端连接，所述第二共模电感的第二输入端与所述第一共模电感的第二输出端连接，所述第二共模电感的第一输出端直流输出电压正极连接，所述第二共模电感的第二输出端与直流输出电压负极连接。

8.根据权利要求7所述的滤波电路，其特征在于，所述共模电容组还包括第五Y电容及第六Y电容；

所述第五Y电容的一端与所述第二共模电感的第一输出端连接，所述第五Y电容的另一端与所述第六Y电容的一端用于共同连接机壳，所述第六Y电容的另一端与所述第二共模电感的第二输出端连接。

9.根据权利要求7所述的滤波电路，其特征在于，所述差模电容组还包括第三金属膜电容；

所述第三金属膜电容并联在第二共模电感的第一输出端和第二输出端之间。

10.一种直流充电模块，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的滤波电路。

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