补偿式有源电磁干扰滤波器制造技术

本公开涉及补偿式有源电磁干扰滤波器。一种有源电磁干扰EMI滤波器(602)包含放大器(204)，其被配置以感测电力导体(114)上的噪声信号，和驱动消除信号到所述电力导体(114)上。所述消除信号将减小所述噪声信号的振幅。所述有源EMI滤波器(602)的一些实施例包含高频补偿网络(206)，其改善所述有源EMI滤波器(602)的高频相位容限和改善所述有源EMI滤波器(602)在高频率下的稳定性。所述有源EMI滤波器(602)的一些实施例包含增大所述有源EMI滤波器(602)在低频率下的相位容限的低频补偿电容器(304)。所述有源EMI滤波器(602)的一些实施例包含增大所述有源EMI滤波器(602)的低频耐受性的低频补偿电路系统。

【技术实现步骤摘要】
补偿式有源电磁干扰滤波器相关申请的交叉引用本申请要求2017年4月7申请的题目为“电压感测和电流消除(VSCC)有源EMI滤波器(AEF)的补偿(CompensationofVoltageSenseandCurrentCancellation(VSCC)ActiveEMIFilter(AEF))的美国临时专利申请第62/482,799号的优先权，所述临时专利申请针对所有目的在此全部被以引用的方式并入本文中。
本公开涉及补偿式有源电磁干扰滤波器。
技术介绍
切换功率转换器在转换器切换频率和其谐波下产生电磁干扰(EMI)。EMI可被注入到将切换功率转换器连接到诸如电池的电源的导体上，且影响由电源连接的其它装置。为了减少EMI的影响，EMI滤波器可连接到切换功率转换器的功率输入端。无源和有源类型EMI滤波器实施于各种应用中。无源EMI滤波器使用仅无源组件，并且可较大且昂贵。有源EMI滤波器使用有源组件，且可比无源EMI滤波器小且具成本效益。
技术实现思路
本文中公开提供较之常规有源EMI滤波器大体上性能改善的补偿式有源电磁干扰(EMI)滤波器。在一个实施例中，一种有源电磁干扰滤波器包含放大器和高频补偿网络。所述放大器被配置以感测电力导体上的噪声信号，且将消除信号驱动到所述电力导体上。所述消除信号将减小所述噪声信号的振幅。所述高频补偿网络连接到所述电力导体且到参考导体。所述高频补偿网络包含电容器和电阻器。第一电容器与第一电阻器跨所述电力导体和所述参考导体串联连接。在另一实施例中，一种有源EMI滤波器包含放大器、第一注入电容器、第二注入电容器、第一感测电容器、第二感测电容器和补偿电容器。所述放大器被配置以感测电力导体上的噪声信号，且将消除信号驱动到所述电力导体上。所述消除信号将减小所述噪声信号的振幅。所述第一感测电容器与所述第二感测电容器串联。所述第一感测电容器的第一端子连接到所述电力导体。所述第二感测电容器的第一端子连接到所述放大器的反相输入端。所述第一感测电容器的第二端子连接到所述第二感测电容器的第二端子。所述第一注入电容器与所述第二注入电容器串联。所述第一注入电容器的第一端子连接到所述电力导体。所述第二注入电容器的第一端子连接到所述放大器的输出端。所述第一注入电容器的第二端子连接到所述第二注入电容器的第二端子。所述补偿电容器连接于感测电容器分支与注入电容器分支之间。所述补偿电容器的第一端子连接到所述第一感测电容器的所述第二端子。所述补偿电容器的第二端子连接到所述第一注入电容器的所述第二端子。在再一实施例中，一种有源EMI滤波器包含放大器、电阻器和低频补偿电容器。所述放大器被配置以感测电力导体上的噪声信号，且将消除信号驱动到所述电力导体上。所述消除信号将减小所述噪声信号的振幅。所述电阻器经连接以将来自所述放大器的输出端的反馈提供到所述放大器的反相输入端。所述低频补偿电容器经连接以将来自所述放大器的所述输出端的反馈提供到所述放大器的所述反相输入端。附图说明为了各种实例的详细描述，现将对附图进行参看，其中：图1展示根据各种实施例的包含频率补偿式有源电磁干扰(EMI)滤波器的电力系统的方块图；图2展示根据各种实施例的包含高频补偿式有源EMI滤波器的示意图；图3展示根据各种实施例的包含低频补偿式有源EMI滤波器的示意图；图4展示根据各种实施例的包含低频和高频补偿式有源EMI滤波器的示意图；图5展示根据各种实施例的包含低频补偿和改善的低频耐受性的有源EMI滤波器的示意图；图6展示根据各种实施例的包含高频补偿、低频补偿和改善的低频耐受性的有源EMI滤波器的示意图；以及图7展示根据各种实施例的常规有源EMI滤波器、具有低频补偿式有源EMI滤波器和具有低频补偿和改善的低频耐受性的有源EMI滤波器的等效阻抗。具体实施方式某些术语贯穿以下描述和权利要求书被用来指特定的系统组件。如所属领域的技术人员将了解，不同公司可用不同名称来指代组件。本文并不打算对名称不同而非功能不同的组件进行区分。在以下论述中并且在权利要求书中，术语“包含”和“包括”以开放式方式使用，并且因此应解释为意味着“包含(但不限于)……”。同样，术语“耦合”打算意味着间接或直接的有线或无线连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么所述连接可能是通过直接连接，或通过经由其它装置和连接的间接连接。叙述“基于”打算意味着“至少部分基于”。因此，如果X是基于Y，那么X可为Y和任何数目个其它因数的函数。虽然常规有源电磁干扰(EMI)滤波器提供较之无源EMI滤波器的许多优点，但常规有源EMI滤波器(例如，电压感测和电流补偿有源EMI滤波器)患有多种缺点。举例来说，常规有源EMI滤波器可易于在高频率和低频率两者下变得不稳定。此外，常规有源EMI滤波器中的放大器易于因低频干扰而驱动到饱和，这限制了滤波器所适合的应用。本公开的有源EMI滤波器的实施例包含改善滤波器的稳定性和低频耐受性的补偿电路系统。实施例包含改善滤波器在高频率下的稳定性的高频补偿电路系统、改善滤波器在低频率下的稳定性的低频补偿电路系统及/或改善滤波器对低频干扰的耐受性的低频补偿电路系统。在本文中公开的有源EMI滤波器的实施例中包含的所述补偿电路系统改善滤波器的稳定性，而不使滤波器的性能降级。因此，本文中公开的有源EMI滤波器的实施例适合于在比常规有源EMI滤波器宽泛的一群应用中使用。虽然本文中关于减少由开关模式电力供应器(例如，DC-DC转换器)产生的噪声来描述实施例，但本文中公开的有源EMI滤波器的实施例可适用于广泛多种应用中的噪声抑制，例如，电动机驱动、D类放大器等。图1展示根据各种实施例的包含频率补偿式有源EMI滤波器102的电力系统100的方块图。电力系统100还包含切换式DC-DC转换器104和DC电源106。在各种实施例中，DC电源106为电池、燃料电池、光伏电池、DC电源或DC电力的其它来源。切换式DC-DC转换器104将由DC源106在第一电压下提供的电力转换成不同输出电压。将在不同输出电压下的电力施加到负载110，其中负载110为在系统100的各种实施例中的DC电力上操作的任一电或电子电路。切换式DC-DC转换器104经由电感器108耦合到DC电源106。在一些实施例中，电感器108可具有至少一个微亨的值。切换式DC-DC转换器104为降压转换器、升压转换器、降压-升压型转换器或将DC电压输入转换成不同DC输出电压的其它类型的开关模式电力供应器。切换式DC-DC转换器104藉由切换由DC电源106提供到存储装置(例如，电感器或电容器)的能量且在预定不同电压下将存储的能量释放到转换器104的输出端来将一个电压转换成另一个。举例来说，切换式DC-DC转换器104可从12伏特输入产生5伏特输出。在DC-DC转换器104中切换在转换器104的输入端上和将切换式DC-DC转换器104连接到DC电源106的导体(电力导体114和参考导体116)上产生噪声。在切换式DC-DC转换器104中发起的噪声可传播到由DC电源106供电的其它系统和装置(例如，耦合到导体114及/或116的其它装置)。补偿式有源EMI滤波器102耦合到将切换式DC-DC转换器104连接到DC电源106的导体114和116。补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源电磁干扰EMI滤波器，其包括：放大器，所述放大器被配置以：感测电力导体上的噪声信号；以及驱动消除信号到所述电力导体上，以减小所述噪声信号的振幅；高频补偿网络，所述高频补偿网络连接到所述电力导体和参考导体，所述高频补偿网络包括：第一电容器；以及第一电阻器；其中所述第一电容器与所述第一电阻器跨所述电力导体和所述参考导体串联连接。

【技术特征摘要】
2017.04.07 US 62/482,799;2017.09.26 US 15/715,9751.一种有源电磁干扰EMI滤波器，其包括：放大器，所述放大器被配置以：感测电力导体上的噪声信号；以及驱动消除信号到所述电力导体上，以减小所述噪声信号的振幅；高频补偿网络，所述高频补偿网络连接到所述电力导体和参考导体，所述高频补偿网络包括：第一电容器；以及第一电阻器；其中所述第一电容器与所述第一电阻器跨所述电力导体和所述参考导体串联连接。2.根据权利要求1所述的有源EMI滤波器，其进一步包括经连接以将来自所述放大器的输出端的反馈提供到所述放大器的反相输入端的低频补偿电容器。3.根据权利要求2所述的有源EMI滤波器，其中第二电容器的电容在10皮法到1000皮法的范围中。4.根据权利要求1所述的有源EMI滤波器，其进一步包括：与第二感测电容器串联的第一感测电容器；其中：所述第一感测电容器的第一端子连接到所述电力导体；所述第二感测电容器的第一端子连接到所述放大器的反相输入端；且所述第一感测电容器的第二端子连接到所述第二感测电容器的第二端子；与第二注入电容器串联的第一注入电容器；其中：所述第一注入电容器的第一端子连接到所述电力导体；所述第二注入电容器的第一端子连接到所述放大器的输出端；且所述第一注入电容器的第二端子连接到所述第二注入电容器的第二端子。5.根据权利要求4所述的有源EMI滤波器，其进一步包括连接于感测电容器分支与注入电容器分支之间的补偿电容器；其中：所述补偿电容器的第一端子连接到所述第一感测电容器的所述第二端子；且所述补偿电容器的第二端子连接到所述第一注入电容器的所述第二端子。6.根据权利要求4所述的有源EMI滤波器，其进一步包括经连接以将来自所述放大器的所述输出端的反馈提供到所述放大器的所述反相输入端的第二电阻器；其中所述第二电阻器的电阻小于100千欧。7.根据权利要求1所述的有源EMI滤波器，其中所述第一电阻器的电阻小于1欧姆且所述第一电容器的电容在10毫微法拉到1000毫微法拉的范围中。8.一种有源电磁干扰EMI滤波器，其包括：放大器，所述放大器被配置以：感测电力导体上的噪声信号；以及驱动消除信号到所述电力导体上，以减小所述噪声信号的振幅；与第二感测电容器串联的第一感测电容器；其中：所述第一感测电容器的第一端子连接到所述电力导体；所述第二感测电容器的第一端子连接到所述放大器的反相输入端；且所述第一感测电容器的第二端子连接到所述第二感测电容器的第二端子；与第二注入电容器串联的第一注入电容器；其中：所述第一注入电容器的第一端子连接到所述电力导体；所述第二注入电容器的第一端子连接到所述放大器的输出端；且所述第一注入电容器的第二端子连接到所述第二注入电容器的第二端子；补偿电容器，所述补偿电容器连接于感测电容器分支与注入电容器分支之间，其中：所述补偿电容器的第一端子连接到所述第一感测电容器的所述第二端子；且所述补偿电容器的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚永宾，J·A·莫罗尼，Y·K·拉马达斯，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US