用于耦合消除的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于耦合消除的方法和设备。一种DC到DC电力转换器包括开关电路和LC滤波器，所述LC滤波器被配置为减小寄生电感。所述LC滤波器包括电感器、电容器和线圈，其中，所述线圈相对于所述电容器进行布置和定向，并电连接到所述电容器。与电容器布置在一起的线圈提供通过所述开关电路的操作引起的脉动电流，所述脉动电流按照相反的方向流过所述电容器和所述线圈。流过所述线圈的脉动电流使得由所述电容器产生的磁场衰减，同时减小了所述电容器的寄生电感。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体上涉及电气噪声过滤，更具体地，涉及过滤来自电路的高频噪声。
技术介绍
车辆电力转换器(诸如，DC到DC电力转换器)可在操作期间产生噪声。无源滤波器(诸如，LC滤波器)可被用于降低该噪声，但可能出现成本、重量和包装的问题。
技术实现思路
一种DC到DC电力转换器包括开关电路和LC滤波器，所述LC滤波器被配置为减小寄生电感。所述LC滤波器包括电感器、电容器和线圈，其中，所述线圈相对于所述电容器进行布置和定向，并电连接到所述电容器。与电容器布置在一起的线圈提供由所述开关电路的操作引起的脉动电流，所述脉动电流按照相反的方向流过所述电容器和所述线圈。流过所述线圈的脉动电流使得由所述电容器产生的磁场衰减，同时减小了所述电容器的寄生电感。本专利技术提供一种DC到DC电力转换器，所述DC到DC电力转换器包括：开关电路；LC滤波器，包括电感器、电容器和线圈，其中，所述线圈相对于所述电容器进行布置和定向，并电连接到所述电容器，使得通过所述开关电路的操作引起的脉动电流以相反的方向流过所述电容器和所述线圈，以使得由所述电容器产生的磁场衰减，从而减小所述电容器的寄生电感。一种LC滤波器包括电感器、电容器和线圈，线圈与电容器串联地进行电连接并堆叠在电容器上。线圈可具有基于电容器的尺寸的预定义的匝数和直径。线圈可与电容器一起进行布置和定向，以使脉动电流以相反的方向流过电容器和线圈。以相反方向流动的脉动电流导致电容器与线圈之间的磁场偏移，以减小电容器的寄生电感。本专利技术提供一种LC滤波器，所述LC滤波器包括：电感器；电容器，电连接到电感器；线圈，与电容器串联地进行电连接并堆叠在电容器上，使得脉动电流以相反的方向流过电容器和线圈，导致电容器与线圈之间的磁场偏移，以减小电容器的寄生电感，线圈具有基于电容器的尺寸的预定义的匝数和直径。根据本专利技术的一个实施例，电容器和线圈在彼此的顶部堆叠。根据本专利技术的一个实施例，线圈与电感器电连接。根据本专利技术的一个实施例，线圈的匝数是基于电容器的尺寸以及电容器的寄生电感与线圈的电感之间的期望耦合的。根据本专利技术的一个实施例，线圈的直径是基于电容器的尺寸以及电容器的寄生电感与线圈的电感之间的期望耦合的。根据本专利技术的一个实施例，线圈连接在开关电路的输入处。根据本专利技术的一个实施例，线圈连接在开关电路的输出处。提供了一种用于使配置有LC滤波器的电力转换器的磁场衰减的方法。所述方法可通过配置LC滤波器的电感器和线圈来引导从电容器到线圈的脉动电流，以使由LC滤波器的电容器产生的磁场衰减。所述方法引导脉动电流以相反的方向流过电容器和线圈，以减小电容器的寄生电感。本专利技术提供一种用于使电力转换器的磁场衰减的方法，所述方法包括：通过引导从电容器到线圈的脉动电流使得脉动电流以相反的方向流过电容器和线圈，以使由包括电感器和线圈的LC滤波器的电容器产生的磁场衰减，从而减小电容器的寄生电感。根据本专利技术的一个实施例，电容器和线圈在彼此的顶部堆叠。根据本专利技术的一个实施例，线圈的匝数是基于电容器的尺寸以及电容器的寄生电感与线圈的电感之间的期望耦合的。根据本专利技术的一个实施例，线圈直径是基于电容器的尺寸以及电容器的寄生电感与线圈的电感之间的期望耦合的。根据本专利技术的一个实施例，所述方法还包括：将线圈连接在开关电路的输入处。根据本专利技术的一个实施例，所述方法还包括：将线圈连接在开关电路的输出处。附图说明图1是用于测量自寄生对LC滤波器的一个或更多个组件的滤波器衰减的贡献的电路图；图2A至图2C是示出图1中的滤波器组件的自寄生、输入阻抗和输出阻抗以及输入到输出的衰减的曲线图；图3是具有电感器和电容器之间的线圈的LC滤波器电路拓扑结构；图4是描绘具有电感器和电容器之间的线圈的LC滤波器和不具有电感器和电容器之间的线圈的LC滤波器的曲线图；图5是描绘具有线圈配置的LC滤波器和不具有线圈配置的LC滤波器的电容器阻抗的曲线图；图6是具有用于计算由线圈的耦合M1产生的电容器阻抗的电容器支路电感电路102的设计电路；图7是示出线圈改进针对电路的衰减的曲线图。具体实施方式在此描述本公开的实施例。然而，应该理解的是，所公开的实施例仅仅是示例，并且，其他实施例可采用各种替代形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种方式利用实施例的代表性基础。本领域普通技术人员将理解的是，参照任一附图示出并描述的各种特征可与在一个或更多个其他附图中示出的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。本公开的实施例总体上提供了多个电路或其他电气装置。提及所述电路和其他电气装置以及由它们中的每一个提供的功能时，都不意在受限于仅涵盖在此示出和描述的内容。虽然特定标号可被分配给公开的多个电路或其他电气装置，但是这样的标号并不意在限制所述电路和其他电气装置的操作范围。可基于所期望的特定类型的电气实施方案，按照任何方式将所述电路和其他电气装置彼此组合和/或分离。将认识到的是，在此公开的任何电路或其他电气装置可包括任意数量的微处理器、集成电路、存储装置(例如，闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或上述项的其他适当变型)和软件，它们彼此协作以执行在此公开的操作。此外，任意一个或更多个电气装置可被配置为执行在非暂时性计算机可读介质中实现的计算机程序，其中，所述计算机程序被编写为用于执行公开的任意数量的功能。本公开提供了一种用于改进汇流条中的噪声的过滤的高性价比的解决方案。在车辆电气系统中，共模噪声和差模噪声可基于一个或更多个电源而产生。车辆电气系统可使用输入和/或输出滤波器来减弱来自一个或更多个电源的噪声。输入和输出滤波器可能基于滤波器组件与在电路中紧邻滤波器的其他组件之间的组件自寄生耦合而具有下降的性能。滤波器设计可能需要附加组件来避免由从开关电路产生的噪声引起的性能下降。附加组件和/或在组件大小的增加可造成滤波器成本的增加。例如，在高频率下的滤波器的组件可能基于电容器的寄生电感与汇流条之间的感应耦合而影响电感。提出的设计是使用低通滤波器(LC滤波器)配置来改进电力转换系统中的滤波器性能。滤波器配置针对低通LC滤波器被设计为对汇流条与电容器之间的感应耦合进行去耦。电路配置在将电感器连接到电容器的汇流条与电容器的寄生电感之间引入负耦合。负耦合可在电容器支路上引入负电感。负耦合可使电容器支路寄生电感最小化。对LC滤波器使用附加电感器和更大的电容器可消除电容器的寄生电感与汇流条之间的感应耦合。滤波器配置可使在其截止频率之后滤波器的输入阻抗最大化且滤波器的输出阻抗最小化。例如，在高频处，电感器电容使滤波器的输入阻抗降低，使得输出阻抗仅受到电容器支路阻抗的控制。因此，在高频处，电容器的寄生电感充当天线并与来自电感器汇流条的噪声进行耦合。为了最大化滤波器的输入阻抗，提出的滤波器配置使用与输出电容器串联的附加电感。附加电感提高了输出阻抗。从而，为了去耦，滤波器配置提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC到DC电力转换器，包括：开关电路；LC滤波器，包括电感器、电容器和线圈，其中，所述线圈相对于所述电容器进行布置和定向，并电连接到所述电容器，使得通过所述开关电路的操作引起的脉动电流以相反的方向流过所述电容器和所述线圈，以使得由所述电容器产生的磁场衰减，从而减小所述电容器的寄生电感。

【技术特征摘要】
2015.04.09 US 14/682,4481.一种DC到DC电力转换器，包括：开关电路；LC滤波器，包括电感器、电容器和线圈，其中，所述线圈相对于所述电容器进行布置和定向，并电连接到所述电容器，使得通过所述开关电路的操作引起的脉动电流以相反的方向流过所述电容器和所述线圈，以使得由所述电容器产生的磁场衰减，从而减小所述电容器的寄生电感。2.如权利要求1所述的DC到DC电力转换器，其中，所述电容器和所述线圈在彼此的顶部堆叠。3.如权利要求1所述的DC到DC电力转换器，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·艾尔沙伊尔，陈清麒，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US