摘 要：燃料電池電動(dòng)汽車用DC/DC變換器作為一種開關(guān)電源，其主電路是很強(qiáng)的電磁干擾源，產(chǎn)生的干擾可能通過電源線進(jìn)入到控制電路板，從而影響控制電路的正常工作。而控制電路部分也要用小功率的開關(guān)電源進(jìn)行穩(wěn)壓，因此也可能產(chǎn)生開關(guān)噪聲經(jīng)電源線向外傳輸。所以必須采取措施來隔斷控制電路與外界環(huán)境之間的電磁傳導(dǎo)干擾，使控制電路能正常工作，從而保證DC/DC變換器能正常、穩(wěn)定地工作。

文章編號(hào)：1674-3520（2015）-07-00-01

本文以燃料電池電動(dòng)汽車為大背景，著重討論EMI電源濾波器的設(shè)計(jì)理論，研制了變換器控制電路部分的EMI電源濾波器，將電源輸入端的傳導(dǎo)干擾降低到相關(guān)的汽車電子電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)以下。

一、開關(guān)電源EMI濾波器的基本概況

近年來，隨著大功率電力電子器件的發(fā)展，電力電子裝置在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的諸多領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。而開關(guān)電源隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和成熟，在過去的幾十年里，憑其體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、計(jì)算機(jī)、控制裝置以及它們的相關(guān)設(shè)備中。但其在具體應(yīng)用過程中由于高頻通斷等固有特點(diǎn)，不可避免地產(chǎn)生各種噪聲，且隨著功率的增大而明顯增強(qiáng)，形成一個(gè)很強(qiáng)的電磁干擾源.噪聲通過輻射和傳導(dǎo)等途徑污染周圍電磁環(huán)境，影響其他電子設(shè)備的正常運(yùn)行，使設(shè)備間電磁兼容（EMC）問題只益突出。為此，世界各國都對(duì)電氣產(chǎn)品提出了嚴(yán)格的EMC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，國際電磁兼容法規(guī)定的電源產(chǎn)品的EMC指標(biāo)已成為一個(gè)極為重要的性能參數(shù)，直接關(guān)系到該產(chǎn)品能否推向市場(chǎng)。

干擾主要包括輻射干擾和傳導(dǎo)干擾，本文研究的重點(diǎn)是傳導(dǎo)干擾。傳導(dǎo)干擾主要包括設(shè)備信號(hào)線傳導(dǎo)干擾、接地線共地阻抗干擾以及電源線傳導(dǎo)干擾，其中電源線傳導(dǎo)干擾的抑制非布坐女而又最為薄弱。根據(jù)噪聲的傳播路徑，抑制電磁干擾的途徑可以有：削弱于擾源的能量，切斷噪聲禍合路徑，提高設(shè)備對(duì)電磁干擾的抵抗能力。目前抑制干擾的措施大多是設(shè)法切斷電磁干擾和受擾設(shè)備之間的禍合通道，EMI濾波器就是其中一種行之有效的方法。

二、EMI電源濾波器基本原理分析

根據(jù)FCEV對(duì)DC/DC變換器的輸入輸出要求可知，燃料電池的輸出電壓320V～480V經(jīng)過DC/DC變換器變換到312V，因此必須采用具有降壓功能的DC/DC變換器。

該電路有兩種工作模式：電感電流連續(xù)模式和電感電流斷續(xù)模式。燃料電池轎車用DC/DC變換器工作在電感電流連續(xù)模式。經(jīng)過分析，可得到，表明，輸出電壓代隨占空比D1而變化，由于D1，故V0

從電磁兼容的角度看，主電路是個(gè)很強(qiáng)的電磁干擾源。由它產(chǎn)生的電磁噪聲不僅可能干擾其它車載電子電路，還可能會(huì)影響到控制電路的正常工作。對(duì)于控制電路，除了本身要能在惡劣的電磁環(huán)境下正常工作，也要抑制自身發(fā)射的電磁噪聲。

三、EMI電源濾波器的元件選取及高頻分析

EMI電源濾波器是由電感、電容等無源器件構(gòu)成，元件看似簡單，但若選取不當(dāng)，或?qū)υ奶匦哉莆詹粔?，則很難設(shè)計(jì)出符合要求的高性能的濾波器。特別是因?yàn)樾枰獮V除的噪聲對(duì)于電感、電容來說是高頻段信號(hào)，濾波器的高頻濾波性能往往難以把握，所以有必要對(duì)電感、電容等元件進(jìn)行深入地研究。

四、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

本文設(shè)計(jì)的是以DC/DC變換器作為開關(guān)電源的EMI濾波器，這里 EMI電源濾波器是由電感、電容等無源器件構(gòu)成，元件看似簡單，但若選取不當(dāng)，或?qū)υ奶匦哉莆詹粔颍瑒t很難設(shè)計(jì)出符合要求的高性能的濾波器。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中由于空間上和經(jīng)濟(jì)上的有限，應(yīng)該在安裝過程中盡量選用小型化和輕量化的元件來加入到其中。具體在安裝時(shí)，要求濾波器地外殼與系統(tǒng)地之間有良好的電氣連接。因此需要對(duì)兩個(gè)安裝接觸面進(jìn)行處理，去除保護(hù)油漆、氧化、雜質(zhì)等涂覆層。若金屬外殼的濾波器不能直接接地或使用塑封外殼濾波器時(shí)，它與設(shè)備機(jī)殼的接地線應(yīng)盡可能短。這樣可能會(huì)增加部分成本，但是卻能起到完善濾波功能，起到保護(hù)共模抑制能力等功能。

五、結(jié)論

本文根據(jù)DC/DC變換器的控制電路的EMI濾波器的設(shè)計(jì)作了研究介紹了濾波器的基本原理、關(guān)鍵問題、設(shè)計(jì)方法等，將現(xiàn)有的較為成熟的EMI濾波器理論作了系統(tǒng)詳盡的闡述。提出了濾波器元件的選取原則，研究了元件的高頻特性，結(jié)合仿真分析，提出改善濾波器的高頻性能的部分意見；研究了噪聲源阻抗對(duì)EMI濾波器的影響，提出了測(cè)量并估算源阻抗的方法，并在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)地形成了考慮源阻抗時(shí)的濾波器設(shè)計(jì)方法；研究了EMI濾波器加入系統(tǒng)后可能引起的不穩(wěn)定性問題，提出解決方法；研究了濾波器在實(shí)際工程應(yīng)用中的一些注意事項(xiàng)；根據(jù)DC/DC變換器控制電路的實(shí)際干擾情況，設(shè)計(jì)了電源EMI濾波器。這次設(shè)計(jì)還是有些不足之處，因?yàn)闂l件所限，不能特別準(zhǔn)確的去繪制出不同的頻譜分析圖，對(duì)加入EMI濾波器前后的傳導(dǎo)干擾結(jié)果分析還是不夠系統(tǒng)規(guī)范，這些問題還還亟待提高。