CN218997932U - 车载终端电源抗干扰电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种车载终端电源抗干扰电路，包括防反接保护电路、浪涌保护电路，EMI滤波电路、电源模块电路以及输出滤波电路。EMI滤波电路包括磁珠、四个滤波电容、共模电感、差模电感以及第五滤波电容。电源模块电路包括电源稳压芯片、续流二极管、第一电阻、第六滤波电容、滤波储能电容以及储能电感。输出滤波电路包括第二TVS管、第二电阻以及第八滤波电容。本实用新型的车载终端电源抗干扰电路中针对电源稳压芯片设计EMI滤波电路，同时对电源模块的输出进行优化，保证车载电源的EMC和EMI达到标准要求，减少对车载设备和车辆系统的电磁干扰，保证正常运行。

Description

车载终端电源抗干扰电路

技术领域

本实用新型涉及车载终端电源技术领域，具体而言涉及一种车载终端电源抗干扰电路。

背景技术

随着车载电子设备的大量使用，例如GPS定位模块，车载T-BOX，摄像头，报警器等，可以实现车辆的在线监控、调度管理、OBD信息上传等操作。车载终端的运行一般使用车辆的电瓶电源供电，搭载到车辆的电气输出接口(点烟器接口、车载12VDC、10VDC或者5VDC等)进行取电。但车载终端的取电操作，会导致车辆车机系统以及车辆自身其他电子系统出现不稳定性，例如导航模块、收音机播放、娱乐影音等异常，造成这一现象的原因在于搭载的车载终端电源对整个车辆的电源系统产生了干扰，而且车载电子设备在运行时会产生大量电磁干扰，这些干扰的频带很宽，通过传导、耦合或者辐射的方式，传播到车辆电源系统内，会导致车辆车机系统以及模块出现工作不稳定的情况，尤其是在电动汽车领域(新能源汽车)，具有大量的电气节点、控制器件和功率器件等，在工作的时候不可避免的会产生大量电磁干扰，电磁环境更加复杂并且恶劣。

国标GB/T32960.2-2016电动汽车远程服务与管理系统技术规范的第2部分对车载终端的电源提出了规范要求，采用电压法传导发射(VCE)测试，对车载终端的电气适应性能、环境适应性能、电磁兼容性能作了规范，对传导发射有规定限值标准要求。目前，很多车载终端为第三方厂商开发和销售的，其配套使用的车载终端电源电路在电气适应、环境适应以及电磁兼容性上均未达到车规级的抗扰动要求，导致在车辆上使用时影响车辆自身系统的运行。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型旨在提出一种电路结构简单、可靠性高的车载终端电源传导发射抗干扰电路，保证电源电路的EMC和EMI两项达到标准要求。

根据本实用新型目的的第一方面，提出一种车载终端电源抗干扰电路，包括依次连接的防反接保护电路、浪涌保护电路，EMI滤波电路、电源模块电路以及输出滤波电路；

所述防反接保护电路包括第一二极管D1，连接在VBAT端电源输入端之间，防止电源反接；

所述浪涌保护电路包括与电源输入端连接的第一TVS管D2；

所述EMI滤波电路包括磁珠L1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、共模电感L2、差模电感L3以及第五滤波电容C5：

-第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4以及共模电感L2构成共模电感滤波电路，所述第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3以及第四滤波电容C4成对称形式地设置于共模电感L2的两端；

-所述磁珠L1的一端连接电源输入端，用于抑制电源线的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲，另一端连接共模电感滤波电路的输入端，即连接至第一滤波电容C1的正极端；

-所述共模电感滤波电路的输出端连接差模电感L3以及第五滤波电容C5，差模电感L3以及第五滤波电容C5构成第一LC滤波电路；

所述电源模块电路包括电源稳压芯片Q1、续流二极管D3、第一电阻R1、第六滤波电容C6、滤波储能电容C7以及储能电感L4；

所述电源稳压芯片Q1的IN脚连接所述差模电感L3和第五滤波电容C5，电源稳压芯片Q1的引脚5和引脚3连接并共同接地，使能电源稳压芯片Q1的PWM调节，2脚输出连接储能电感L4的第一端，储能电感L4的第二端连接所述滤波储能电容C7；续流二极管D3的正极连接地，负极连接电源稳压芯片Q1的2脚，第一电阻R1和第六滤波电容C6构成第一RC滤波电路，其一端连接至电源稳压芯片Q1的2脚，另一端与电源稳压芯片Q1的引脚5和引脚3共地；

所述输出滤波电路包括第二TVS管D4、第二电阻R2以及第八滤波电容C8，第二TVS管D4连接至芯片供电端VCC以及能电源稳压芯片Q1的4脚，防止芯片供电端VCC电压超过预设值；所述第二电阻R2以及第八滤波电容C8并联，构成第二RC滤波电路。

在本实用新型的实施例中，本实用新型提出的车载终端电源抗干扰电路，尤其是指用于车载尿素泵的电源抗干扰电路。

结合以上技术方案，本实用新型提出的车载终端电源抗干扰电路中，针对电源稳压芯片设计EMI滤波电路，同时对电源模块的输出进行优化，保证车载电源的EMC和EMI两项抗电磁干扰性能达到标准要求；而且可以针对不同的输入电压，可通过条件共模电感、差模电感、电容的参数，降低EMI电磁干扰，减少对车载设备和车辆系统的电磁干扰，保证车载系统和车辆电子系统的正常运行。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型实施例的车载终端电源抗干扰电路的电路原理示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1所示示例性实施例的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，包括依次连接的防反接保护电路、浪涌保护电路，EMI滤波电路、电源模块电路以及输出滤波电路。

结合图1所示，防反接保护电路包括第一二极管D1，连接在VBAT端电源输入端之间，防止电源反接。

浪涌保护电路包括与电源输入端连接的第一TVS管D2。

EMI滤波电路包括磁珠L1、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、共模电感L2、差模电感L3以及第五滤波电容C5。

第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4以及共模电感L2构成共模电感滤波电路，第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3以及第四滤波电容C4成对称形式地设置于共模电感L2的两端。

磁珠L1的一端连接电源输入端，用于抑制电源线的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲，另一端连接共模电感滤波电路的输入端，即连接至第一滤波电容C1的正极端。

共模电感滤波电路的输出端连接差模电感L3以及第五滤波电容C5，差模电感L3以及第五滤波电容C5构成第一LC滤波电路。

结合图1所示，电源模块电路包括电源稳压芯片Q1、续流二极管D3、第一电阻R1、第六滤波电容C6、滤波储能电容C7以及储能电感L4。

电源稳压芯片Q1的IN脚连接差模电感L3和第五滤波电容C5，电源稳压芯片Q1的引脚5和引脚3连接并共同接地，使能电源稳压芯片Q1的PWM调节，2脚输出连接储能电感L4的第一端，储能电感L4的第二端连接滤波储能电容C7；续流二极管D3的正极连接地，负极连接电源稳压芯片Q1的2脚，第一电阻R1和第六滤波电容C6构成第一RC滤波电路，其一端连接至电源稳压芯片Q1的2脚，另一端与电源稳压芯片Q1的引脚5和引脚3共地。

结合图1所示的示例，输出滤波电路包括第二TVS管D4、第二电阻R2以及第八滤波电容C8，第二TVS管D4连接至芯片供电端VCC以及能电源稳压芯片Q1的4脚，防止芯片供电端VCC电压超过预设值；第二电阻R2以及第八滤波电容C8并联，构成第二RC滤波电路。

结合图1所示，共模电感L2的其中一侧接线中，其正极与磁珠L1、第一滤波电容C1的正极、第二滤波电容C2的一端连接，负极与第一滤波电容C1的负极、第二滤波电容C2的另一端共同接地；第一TVS管D2的正极并联接到第一滤波电容C1的负极并与其共同接地，第一TVS管D2的负极接入电源输入端。

共模电感L2的另一侧接线中，其正极与第三滤波电容C3的一端、第四滤波电容C4的正极端以及差模电感L3的第一端连接，差模电感L3的第二端与第五滤波电容C5的一端连接并接入电源稳压芯片Q1的引脚1；其负极与第三滤波电容C3的另一端、第四滤波电容C4的负极端以及第五滤波电容C5的另一端，并与电源稳压芯片Q1的引脚5和引脚3连接并共同接地。

第一滤波电容C1与第四滤波电容C4采用相同参数的电解电容器，第三滤波电容C3与第二滤波电容C2采用相同参数的电容器，并且位于共模电感L2同侧的第一滤波电容C1与第二滤波电容C2并联连接，第三滤波电容C3与第四滤波电容C4并联连接。

在本实用新型的各个实施例中，第一滤波电容C1与第四滤波电容C4的电容量>＝100uf；第三滤波电容C3与第二滤波电容C2的电容量在0.1uf-2.2uf，共模电感L2的阻抗>230Ω，磁珠的阻抗在120-470Ω。

差模电感L3的差模电容>＝10uh，第五滤波电容C5的电容量在0.01uf-10uf。

在图1所示的示例中，电源稳压芯片Q1为LM2596S电源稳压芯片。

结合图1所示，由第一电阻R1和第六滤波电容C6串联构成的第一RC滤波电路，其中第一电阻R1的电阻值范围在1-10kΩ，第六滤波电容C6的电容量在10pf-33pf。

由第二电阻R2与第八滤波电容C8并联构成的第二RC滤波电路中，其中第二电阻R2的电阻值范围≥10KΩ，第八滤波电容C8的电容值≥0.01uf。

由储能电感L4与滤波储能电容C7构成第二LC滤波电路，其中储能电感L4的电感值在33uH-100uH，滤波储能电容C7的电容值在22uf-100uf。

其中，续流二极管D3的参数设定为≥3A/40V。

表1示例性的表示了本实用新型的实施例中，各个器件的参数选型范围以及在本实用新型的示例性实施例中的典型值。

表1-参数选型范围及典型值

器件	范围	典型值
			L1	120-470Ω	470Ω
L2	>230Ω	420Ω
			C1,C4	>＝100uf	220uf
C2,C3	0.1uf-2.2uf	0.1uf
			L3	>＝10uh	10uh
L4	33uh-100uh	33uh
			D1	>3A	5A
D3	>＝3A/40V	3A/40V
			C5	0.01uf-10uf	10uf
R1	10-10k	10Ω
			C6	10p-33p	33p
D4	Vr＝5V	Vr＝5V
			C7	22uf-100uf	100uf
C8	>0.01uf	0.01uf
			R2	>＝10K	10K

结合图1所示的实施例，第一二极管D1构成的电源防反接保护电路，旨在利用第一二极管D1的单向导电性，当电源反接时，二极管反向不导通，不会对电源电路造成损坏。在可选的实施例中，第一二极管D1可选择PRV、IR二极管。

由第一TVS管D2构成的浪涌保护电路，结合如电源输入端，在规定的反向应用条件下，第一TVS管对受保护的线路呈高阻抗状态。当瞬间电压超过其击穿电压(额定反向工作电压VWM)时，TVS二极管就会提供一个低阻抗的路径，并通过大电流方式使流向被保护元器件的瞬间电流分流到TVS二极管，同时将受保护元器件两端的电压限制在TVS的箝制电压(Vc)。当过压条件消失后，第一TVS管恢复到高阻抗状态。在可选的实施例中，不同的电压等级，选择的TVS的额定反向工作电压VWM不同，但VWM应稍大于被保护电源电路的正常工作电压。

如图1所示，磁珠L1在电源的输入部分，连接电源输入端，抑制电源线的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲。同时，磁珠L1的另一端连接共模电感滤波电路的输入端，即第一滤波电容C1。

结合图1所示，四个滤波电容C1、C2、C3、C4，在共模电感L2两侧呈对称形式连接，并且同一侧的两个滤波电容并联连接，具体在PCB布板时，放置成对称样式。

在本实用新型的实施例中，共模电感作为一个双向滤波器：一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。共模电感电路连接差模电感L3和C5，L3和C5组成LC电路实现滤波、补偿。LC滤波电路的原理其实就是L、C元件基本特性的结合。因为电容xc＝2nfc的容抗会随着信号频率的增加而减小，而电感xl＝2f的电感会随着信号频率的增加而增加。如果电容和电感串联、并联或混合在一起，它们组合的阻抗也会随着信号频率的不同而有很大差异。因此，不同的滤波电路会对某一频率信号呈现出或大或小的电抗，从而使该频率信号通过或阻断。从而滤波电路起到选择某一频率信号和滤除某一频率信号的作用。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，包括依次连接的防反接保护电路、浪涌保护电路，EMI滤波电路、电源模块电路以及输出滤波电路；

所述防反接保护电路包括第一二极管(D1)，连接在VBAT端电源输入端之间，防止电源反接；

所述浪涌保护电路包括与电源输入端连接的第一TVS管(D2)；

所述EMI滤波电路包括磁珠(L1)、第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)、第四滤波电容(C4)、共模电感(L2)、差模电感(L3)以及第五滤波电容(C5)：

-第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)、第四滤波电容(C4)以及共模电感(L2)构成共模电感滤波电路，所述第一滤波电容(C1)、第二滤波电容(C2)、第三滤波电容(C3)以及第四滤波电容(C4)成对称形式地设置于共模电感(L2)的两端；

-所述磁珠(L1)的一端连接电源输入端，用于抑制电源线的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲，另一端连接共模电感滤波电路的输入端，即连接至第一滤波电容(C1)的正极端；

-所述共模电感滤波电路的输出端连接差模电感(L3)以及第五滤波电容(C5)，差模电感(L3)以及第五滤波电容(C5)构成第一LC滤波电路；

所述电源模块电路包括电源稳压芯片(Q1)、续流二极管(D3)、第一电阻(R1)、第六滤波电容(C6)、滤波储能电容(C7)以及储能电感(L4)；

所述电源稳压芯片(Q1)的IN脚连接所述差模电感(L3)和第五滤波电容(C5)，电源稳压芯片(Q1)的引脚5和引脚3连接并共同接地，使能电源稳压芯片(Q1)的PWM调节，2脚输出连接储能电感(L4)的第一端，储能电感(L4)的第二端连接所述滤波储能电容(C7)；续流二极管(D3)的正极连接地，负极连接电源稳压芯片(Q1)的2脚，第一电阻(R1)和第六滤波电容(C6)构成第一RC滤波电路，其一端连接至电源稳压芯片(Q1)的2脚，另一端与电源稳压芯片(Q1)的引脚5和引脚3共地；

所述输出滤波电路包括第二TVS管(D4)、第二电阻(R2)以及第八滤波电容(C8)，第二TVS管(D4)连接至芯片供电端VCC以及能电源稳压芯片(Q1)的4脚，防止芯片供电端VCC电压超过预设值；所述第二电阻(R2)以及第八滤波电容(C8)并联，构成第二RC滤波电路。

2.根据权利要求1所述的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，所述共模电感(L2)的其中一侧接线中，其正极与磁珠(L1)、第一滤波电容(C1)的正极、第二滤波电容(C2)的一端连接，负极与第一滤波电容(C1)的负极、第二滤波电容(C2)的另一端共同接地；所述第一TVS管(D2)的正极并联接到第一滤波电容(C1)的负极并与其共同接地，第一TVS管(D2)的负极接入电源输入端；

所述共模电感(L2)的另一侧接线中，其正极与第三滤波电容(C3)的一端、第四滤波电容(C4)的正极端以及差模电感(L3)的第一端连接，差模电感(L3)的第二端与第五滤波电容(C5)的一端连接并接入电源稳压芯片(Q1)的引脚1；其负极与第三滤波电容(C3)的另一端、第四滤波电容(C4)的负极端以及第五滤波电容(C5)的另一端，并与电源稳压芯片(Q1)的引脚5和引脚3连接并共同接地。

3.根据权利要求2所述的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，所述第一滤波电容(C1)与第四滤波电容(C4)采用相同参数的电解电容器，第三滤波电容(C3)与第二滤波电容(C2)采用相同参数的电容器，并且位于共模电感(L2)同侧的第一滤波电容(C1)与第二滤波电容(C2)并联连接，第三滤波电容(C3)与第四滤波电容(C4)并联连接。

4.根据权利要求3所述的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，所述第一滤波电容(C1)与第四滤波电容(C4)的电容量>＝100uf；第三滤波电容(C3)与第二滤波电容(C2)的电容量在0.1uf-2.2uf，所述共模电感(L2)的阻抗>230Ω，所述磁珠的阻抗在120-470Ω；

所述差模电感(L3)的差模电容>＝10uh，第五滤波电容(C5)的电容量在0.01uf-10uf。

5.根据权利要求2所述的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，所述电源稳压芯片(Q1)为LM2596S电源稳压芯片。

6.根据权利要求1所述的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，所述第一TVS管(D2)额定反向工作电压VWM大于电源模块电路的输出工作电压。

7.根据权利要求1所述的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，由所述第一电阻(R1)和第六滤波电容(C6)串联构成的第一RC滤波电路，其中第一电阻(R1)的电阻值范围在1-10kΩ，第六滤波电容(C6)的电容量在10pf-33pf。

8.根据权利要求1所述的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，由所述第二电阻(R2)与第八滤波电容(C8)并联构成的第二RC滤波电路中，其中第二电阻(R2)的电阻值范围≥10KΩ，第八滤波电容(C8)的电容值≥0.01uf。

9.根据权利要求1所述的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，由所述储能电感(L4)与所述滤波储能电容(C7)构成第二LC滤波电路，其中储能电感(L4)的电感值在33uH-100uH，滤波储能电容(C7)的电容值在22uf-100uf。

10.根据权利要求1所述的车载终端电源抗干扰电路，其特征在于，所述续流二极管(D3)的参数设定为≥3A/40V。

Images