CN220234487U - 滤波器、车载电源及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种滤波器、车载电源及车辆。该滤波器包括电路板和滤波电路；滤波电路包括共模电感、三端电容和差模电感，共模电感的第一端作为滤波电路的输入端接入电信号；三端电容的第一端与共模电感的第二端连接，其接地端接地；差模电感的第一端与三端电容的第二端连接，其第二端作为滤波电路的输出端输出电信号的滤波信号；其中，共模电感、三端电容及差模电感设在电路板上，且三端电容与共模电感之间的距离小于三端电容与差模电感之间的距离。本申请提供的滤波器高频滤波效果好，性价比高。

Description

滤波器、车载电源及车辆

技术领域

本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种滤波器、车载电源及车辆。

背景技术

电子设备在运行过程中，会产生干扰，特别是开关电源、高速时钟、高速信号，其所产生的基频和谐波会沿着电源线传导出来，导致设备传导噪声测试以及辐射噪声测试超标，进而对其他电子设备产生影响。例如车载电子设备，针对上述情况，在电源输入端串接低通滤波器，用来抑制电源线的电磁噪声。

汽车零部件测试标准从21年开始，辐射发射测试的上限从3GHz提升至6GHz，涉及频段更宽，对电源端口低通滤波器的高频滤波性能提出更高的要求。

实用新型内容

本申请提供一种滤波器、车载电源及车辆，高频滤波效果好，且性价比高。

本申请提供一种滤波器，该滤波器包括电路板和滤波电路；滤波电路包括共模电感、三端电容和差模电感，共模电感的第一端作为滤波电路的输入端接入电信号；三端电容的第一端与共模电感的第二端连接，其接地端接地；差模电感的第一端与三端电容的第二端连接，其第二端作为滤波电路的输出端输出电信号的滤波信号；其中，共模电感、三端电容及差模电感设在电路板上，且三端电容与共模电感之间的距离小于三端电容与差模电感之间的距离。

其中，电路板设有接地焊盘，用于焊接接地端，其中，接地焊盘设置有过孔。

其中，三端电容设有多个接地端，过孔位于多个接地端之间。

其中，过孔位于接地端的侧边。

其中，三端电容包括贴片三端电容。

其中，滤波电路还包括第一电容、第二电容和第三电容，第一电容，其第一端与共模电感的第一端连接，其第二端与共模电感的第三端连接；第二电容，其第一端与三端电容的第二端及差模电感的第一端连接，其第二端与共模电感的第四端连接；第三电容，其第一端与差模电感的第二端连接，其第二端与第二电容的第二端连接。

其中，电路板设有第一接地线和第二接地线，第一电容的第二端及共模电感的第三端与第一接地线电连接，共模电感的第四端、第二电容的第二端、第三电容的第二端及接地端与第二接地线电连接。

其中，三端电容位于共模电感及第二电容之间。

本申请提供一种车载电源，该车载电源包括电源连接器、开关电源和上述滤波器，滤波器分别与电源连接器及开关电源连接，用于对电信号滤波。

本申请提供一种车辆，该车辆包括上述车载电源。

本申请的有益效果是：本申请提供的滤波器，通过设置滤波电路和电路板，其中，滤波电路包括共模电感、三端电容和差模电感，共模电感的第一端作为滤波电路的输入端接入电信号；三端电容的第一端与共模电感的第二端连接，其接地端接地；差模电感的第一端与三端电容的第二端连接，其第二端作为滤波电路的输出端输出电信号的滤波信号；其中，共模电感、三端电容及差模电感设在电路板上，且三端电容与共模电感之间的距离小于三端电容与差模电感之间的距离。通过上述方式，本申请使用更接近理想电容的三端电容，提高滤波器的高频滤波效果；进一步地，共模电感、三端电容及差模电感排布在电路板上时，三端电容尽可能接近共模电感放置，进一步提高滤波器的高频滤波效果；更进一步地，本申请的滤波器相较于具有相同高频滤波效果的滤波电路或者滤波器，本申请的三端电容的用量少，性价比高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是滤波器衰减特性曲线的示意图；

图2是理想电容和实际电容一实施例的等效电路图；

图3是理想电容和实际电容的插损对比示意图；

图4是理想滤波器和实际滤波器的衰减特性曲线对比示意图；

图5是本申请提供的滤波电路一实施例的电路示意图；

图6是设置有本申请提供的滤波器的电子设备做辐射噪声测试一实施例的示意图；

图7是本申请提供的滤波器与其他滤波器一实施例的插入损耗测试对比示意图；

图8是本申请接地焊盘设置过孔一实施例的结构示意图；

图9是本申请接地焊盘设置过孔另一实施例的结构示意图；

图10是本申请提供的车载电源一实施例的电路示意图；

图11是本申请提供的车辆一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

电子设备在运行过程中，会产生干扰，特别是开关电源、高速时钟、高速信号，其所产生的基频和谐波会沿着电源线传导出来，导致设备传导噪声测试以及辐射噪声测试超标，进而对其他电子设备产生影响。例如车载电子设备，针对上述情况，在电源输入端串接低通滤波器，用来抑制电源线的电磁噪声。汽车零部件测试标准从21年开始，辐射噪声测试的上限从3GHz提升至6GHz，涉及频段更宽，对电源端口低通滤波器的高频滤波性能即插入损耗提出更高的要求。其中，本申请的插入损耗可理解为滤波器对干扰噪声的损耗，不影响正常电流或者信号传输。

现有的车载电源的输入滤波器由无源器件电容和电感构成低通滤波器。对于电磁噪声来说，对地的电容实际上提供了对地的低阻抗通道，线上电感提供了线上的高阻抗衰减，电容电感交替使用，构成了常用的CLCLC五阶低通滤波器。对于理想的五阶低通滤波器，参阅图1，图1是滤波器衰减特性曲线的示意图，根据滤波器的衰减特性，过了截止频率后，插入损耗曲线以-40dB/decade的斜率单调向下。理想的滤波器由理想电容，理想电感及理想电阻组成。

理想器件是一种理想化的模型，如理想电容仅有电容值。但是实际器件往往因为制造该器件的金属材料本身具有的电路特性，会包含多种其他参数。参阅图2，图2是理想电容和实际电容一实施例的等效电路图，如汽车电子常用贴片电容，除了标称的电容值外，还有电容两个端子金属材料的电阻值，电容两个极板金属的电感值，这些值统称寄生参数。实际的电路元器件往往可以转化为多种寄生参数元件组合而成。实际电容的寄生参数有寄生电阻，寄生电感。其中寄生电感对电容的阻抗影响较大，且频率越高，影响越大。参阅图3，图3是理想电容和实际电容的插损对比示意图，如图3所示，实际电容的曲线过了谐振点后，对阻抗起主导作用的主要是寄生电感。电容从一个频率越高阻抗越低的容性器件转化为频率越高阻抗越高的电感器件。实际的电感器件类似，过了谐振点后，会从感性器件转化为容性器件。

汽车电子设备上的滤波器，都是用非理想的实际器件构成的，参阅图4，图4是理想滤波器和实际滤波器的衰减特性曲线对比示意图，非理想的实际器件导致了实际滤波器在高频段时，构成滤波器的电容电感偏离了设计时的参数，存在高频段滤波效果差的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请提供一种滤波器10(参阅图8或图9)，该滤波器10的高频段滤波效果好，且性价比高。该滤波器10包括电路板110和滤波电路120，滤波电路120设置在电路板110上。参阅图5，图5是本申请提供的滤波电路一实施例的电路示意图，如图5所示，滤波电路120包括共模电感L1、三端电容C4和差模电感L2，三端电容C4分别与共模电感L1和差模电感L2电连接。其中，共模电感L1的第一端作为滤波电路120的输入端接入电信号，三端电容C4的第一端C41(参阅图8或图9)与共模电感L1的第二端连接，三端电容C4的接地端C43(参阅图8或图9)接地，差模电感L2的第一端与三端电容C4的第二端C42(参阅图8或图9)连接，差模电感L2的第二端作为滤波电路120的输出端输出电信号的滤波信号。其中，共模电感L1、三端电容C4及差模电感L2设在电路板110上，且三端电容C4与共模电感L1之间的距离小于三端电容C4与差模电感L2之间的距离。可以理解地，共模电感L1并联在接入电信号的正极线和负极线之间，即共模电感L1的第一端和第二端接入电信号的正极线，共模电感L1的第三端和第四端接入电信号的负极线，三端电容C4的第一端C41和第二端C42以及差模电感L2串联在电信号的正极线。

其中，三端电容C4是一种特殊结构的电容器，它与普通电容器的区别在于，它有三根引线，其中一个电极上有两根引线，三端电容C4的结构使其寄生电感低。寄生电感越低，越接近理想电容，高频滤波效果越好。本申请提出的三端电容C4放置在共模电感L1与差模电感L2之间，参阅图6，图6是设置有本申请提供的滤波器的电子设备做辐射噪声测试一实施例的示意图，如图6所示，对于设备对外传导的噪声来说，共模电感L1是串联高阻，三端电容C4是并联低阻，三端电容C4对于噪声分流效果更强，噪声源的电流大部分被三端电容C4分流，流经噪声检测设备采样电阻的电流减少，滤波效果好。反过来外界对设备的干扰，差模电感L2相当于线上串联高阻，三端电容C4相当于并联低阻，有效提升对外界噪声的滤波效果。

参阅图7，图7是本申请提供的滤波器与其他滤波器一实施例的插入损耗测试对比示意图，如图7所示，共模电感L1和差模电感L2之间放置三端电容C4，并且三端电容C4与共模电感L1之间的距离小于三端电容C4与差模电感L2之间的距离，实际测试时，高频噪声降低了5dB，则在高频段(1GHz以后)，本申请提供的滤波器10的插入损耗优于传统滤波器10。本申请的滤波器10通过设置滤波电路120和电路板110，且滤波电路120的共模电感L1、三端电容C4及差模电感L2设在电路板110上时，三端电容C4尽可能接近共模电感L1放置，以提高滤波器10的高频滤波效果；进一步地，本申请的滤波电路120相较于具有相同高频滤波效果的滤波电路或者滤波器，本申请的三端电容的用量少，性价比高。

本申请提供的滤波器10，通过设置滤波电路120和电路板110，其中，滤波电路120包括共模电感L1、三端电容C4和差模电感L2，共模电感L1的第一端作为滤波电路120的输入端接入电信号；三端电容C4的第一端C41与共模电感L1的第二端连接，其接地端C43接地；差模电感L2的第一端与三端电容C4的第二端C42连接，其第二端作为滤波电路120的输出端输出电信号的滤波信号；其中，共模电感L1、三端电容C4及差模电感L2设在电路板110上，且三端电容C4与共模电感L1之间的距离小于三端电容C4与差模电感L2之间的距离。通过上述方式，本申请使用更接近理想电容的三端电容C4，提高滤波器10的高频滤波效果；进一步地，共模电感L1、三端电容C4及差模电感L2排布在电路板110上时，三端电容C4尽可能接近共模电感L1放置，因此本申请的滤波电路120只需要放置一个三端电容C4，可以进一步提高滤波器10的高频滤波效果；更进一步地，本申请的滤波器10中三端电容C4用量少，具有更高的高频滤波性价比。

可选地，为了降低三端电容C4的寄生电感，电路板110上设有接地焊盘111，接地焊盘111用于焊接三端电容C4的接地端C43，其中，接地焊盘111设置有过孔112。可以理解地，在三端电容C4接地焊盘111上打过孔112，可以降低接地焊盘111接地导致的寄生电感值，以增强三端电容C4的高频滤波性。

本实施例通过在电路板110上设接地焊盘111，接地焊盘111用于焊接三端电容C4的接地端C43，且接地焊盘111设置有过孔112。通过上述方式，三端电容C4的接地端C43焊接在设置有过孔112的接地焊盘111时，可以降低三端电容C4的接地端C43与接地焊盘111接地之间的寄生电感值，从而增强三端电容C4的高频滤波性，进而提高滤波器10的高频滤波效果。

可选地，三端电容C4设有多个接地端C43，过孔112位于多个接地端C43之间。其中，三端电容C4的多个接地端C43可以是两个接地端C43，参阅图8，图8是本申请接地焊盘设置过孔一实施例的结构示意图，如图8所示，三端电容C4设有两个接地端C43，过孔112位于两个接地端C43之间。

其他实施例中，过孔112位于接地端C43的侧边。参阅图9，图9是本申请接地焊盘设置过孔另一实施例的结构示意图，如图9所示，三端电容C4设有两个接地端C43，过孔112位于接地端C43的两侧。

可选地，接地焊盘111上设置的过孔112不少于4个，且过孔112均匀分布，过孔112数量可以依据输入的电信号大小来设置，例如，流过的电流越大，过孔112的数量越多。

可选地，为了降低滤波器10的寄生电感，三端电容C4可以是贴片三端电容C4，相较于插件式三端电容C4，贴片三端电容C4可以避免引入额外的寄生电感，从而提高滤波器10的高频滤波效果。

可选地，为了提高滤波电路120的高频滤波效果，滤波电路120还包括第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3。其中，第一电容C1的第一端与共模电感L1的第一端连接，第一电容C1的第二端与共模电感L1的第三端连接，第二电容C2的第一端与三端电容C4的第二端C42及差模电感L2的第一端连接，第二电容C2的第二端与共模电感L1的第四端连接；第三电容C3的第一端与差模电感L2的第二端连接，第三电容C3的第二端与第二电容C2的第二端连接。可以理解地，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、共模电感L1、三端电容C4和差模电感L2构成的多阶滤波电路120，能够提高滤波器10的高频滤波效果。

在其他实施例中，第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3的电容值可以是多个电容并联而得到的电容值。

可选地，电路板110还设有第一接地线(图未标注)和第二接地线(图未标注)，其中，第一电容C1的第二端及共模电感L1的第三端与第一接地线连接，共模电感L1的第四端、第二电容C2的第二端、第三电容C3的第二端及三端电容C4的接地端C43与第二接地线连接。例如，第二接地线连接机壳地时，第一接地线不连接机壳地，且输入信号的负极线与第一接地线连接。

可选地，滤波电路120设置在电路板110上时，若共模电感L1的第一端和第三端作为共模电感L1的左侧，共模电感L1的第二端和第四端作为共模电感L1的右侧时，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、共模电感L1、三端电容C4和差模电感L2连接顺序为：第一电容C1设置在共模电感L1的左侧，共模电感L1的右侧首先并联三端电容C4，再并联第二电容C2，然后电信号正极线上串联差模电感L2，差模电感L2之后并联第三电容C3。其中，三端电容C4靠近共模电感L1放置，三端电容C4与共模电感L1之间无其他器件及额外的长走线。

本申请提供一种车载电源，参阅图10，图10是本申请提供的车载电源一实施例的电路示意图，如图10所示，该车载电源20包括电源连接器21、开关电源23及滤波器22，滤波器22分别与电源连接器21及开关电源23连接，用于对电信号滤波。其中，滤波器22是上述滤波器实施例中，任意一种滤波器。例如，从电源连接器21开始输入，中间经过滤波器22后到开关电源23。其中，电源连接器21和开关电源23可以同时设置在滤波器22的电路板上。

本申请还提供一种车辆，参阅图11，图11是本申请提供的车辆一实施例的结构示意图，如图11所示，该车辆30包括车载电源(图未标注)，其中，车载电源是上述车载电源实施例中，任意一种车载电源。

在本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、机构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、机构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种滤波器，其特征在于，包括：

电路板；

滤波电路，包括：

共模电感，其第一端作为所述滤波电路的输入端接入电信号；

三端电容，其第一端与所述共模电感的第二端连接，其接地端接地；

差模电感，其第一端与所述三端电容的第二端连接，其第二端作为所述滤波电路的输出端输出所述电信号的滤波信号；

其中，所述共模电感、所述三端电容及所述差模电感设在所述电路板上，且所述三端电容与所述共模电感之间的距离小于所述三端电容与所述差模电感之间的距离。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述电路板设有接地焊盘，用于焊接所述接地端，其中，所述接地焊盘设置有过孔。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述三端电容设有多个接地端，所述过孔位于所述多个接地端之间。

4.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述过孔位于所述接地端的侧边。

5.根据权利要求1-4任一项所述的滤波器，其特征在于，所述三端电容包括贴片三端电容。

6.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波电路还包括：

第一电容，其第一端与所述共模电感的第一端连接，其第二端与所述共模电感的第三端连接；

第二电容，其第一端与所述三端电容的第二端及所述差模电感的第一端连接，其第二端与所述共模电感的第四端连接；

第三电容，其第一端与所述差模电感的第二端连接，其第二端与所述第二电容的第二端连接。

7.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述电路板设有第一接地线和第二接地线，所述第一电容的第二端及所述共模电感的第三端与所述第一接地线电连接，所述共模电感的第四端、所述第二电容的第二端、所述第三电容的第二端及所述接地端与所述第二接地线电连接。

8.根据权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述三端电容位于所述共模电感及所述第二电容之间。

9.一种车载电源，其特征在于，包括：

电源连接器、开关电源及权利要求1-8任一项所述的滤波器，所述滤波器分别与所述电源连接器及所述开关电源连接，用于对电信号滤波。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

权利要求9所述的车载电源。