[發明專利]用于EMI有源濾波器應用的高頻、高輸出阻抗放大器

在審

• 申請號: 202210384181.7
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN115208334A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: A·阿馬杜奇;E·馬佐拉
• 申請（專利權）人: 沙夫納EMV股份公司
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30;H03F3/19;H02M1/44
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 申屠偉進;周學斌

本發明涉及用于EMI有源濾波器應用的高頻、高輸出阻抗放大器。用于有源EMI濾波器的高頻放大器具有由驅動級驅動的對稱B類發射極跟隨器輸出級，具有感測輸出電阻器。在全局電壓反饋環路中，感測電阻器的兩個端子通過相同比率的兩個分壓器分別連到驅動級的非反相輸入、反相輸入。該放大器被配置為提供在10 kHz和高達100 MHz的高輸出阻抗、2?10安培的峰峰值輸出電流和小于400 mA的低靜態電流。本發明包括例如在電流感測電流注入反饋配置中的具有這種高頻電流源的EMI濾波器。

技術領域

本發明涉及一種用于抑制疊加在供電線上的不想要的噪聲分量的電磁兼容性濾波器。本發明的實施例涉及在電動車輛中放置在直流電源總線上的馬達驅動單元后面的濾波器，盡管這不是本發明的唯一應用。

背景技術

車輛中和工業中的電系統正變得越來越復雜，并且包括許多產生電磁干擾或容易受電磁干擾擾亂的組件。例如，電動馬達通常由電子逆變器驅動，所述電子逆變器通過產生具有可變頻率和幅度的波形來控制馬達速度和扭矩。這些系統提供高效率，但產生強大的電磁噪聲。

開關電源轉換器用于電動和混動車輛，以及用于無數其他應用，諸如驅動固定馬達、電池充電器、光伏系統、照明控制、計算機和其他東西。在所有這些情況下，轉換器的開關動作是電磁噪聲源，其中如果不對該電磁噪聲源進行管理或衰減，該電磁噪聲源可能影響其他系統的功能，或超過規范限制。

用于衰減這些不想要的干擾的電濾波器或電子濾波器（簡稱為EMI濾波器）用于電工程的所有分支，以提高可靠性并遵守現有規范。精心設計的濾波系統對于許多復雜電系統的性能至關重要。

電動和混動車輛在非常狹小的空間中配備有不同的功率轉換器。這種共存表示嚴重的電磁問題，并且需要高效的EMI濾波。當濾波器不足以使噪聲達到可接受的水平時，可以使用屏蔽電纜，但它們顯著增加（contribute to）成本。

已知使用無源低通LC濾波器來衰減EMI。雖然無源解決方案確實提供大量衰減，但它們具有其限制。符合（rated for）現代電動車輛中使用的當前水平的磁性組件體積龐大、價格昂貴、笨重，并不總是適合于大規模生產。

文獻US20180269781公開一種用于電動車輛的有源EMI濾波器。有源濾波器可以比等效的無源濾波器更緊湊，但為電動車輛中產生的大電流寬帶寬干擾提供令人滿意的有源濾波器是困難的。

有源濾波器在許多變體和拓撲中是已知的。它們通常包括輸出級，該輸出級必須足夠快以消除所期望的頻帶中的噪聲，具有與噪聲水平匹配的動態，以及具有足夠的輸入和輸出阻抗。汽車領域中的應用在速度和輸出電流方面提出前所未有的要求，所述要求難以利用已知架構來滿足。

有源濾波器必然依賴于輔助電源。在某些情況下，輔助電源必須是雙極的，這可能不經濟可用。

有源EMI濾波器的阻帶（衰減明顯（sensible）所在的頻率區間）將根據需要進行選擇。在大多數應用中（包括在車輛中），預期的是，EMI濾波器應該在1 kHz和幾十MHz（可能高達100 MHz或更高）之間的頻帶中有效。在下文中，該頻率區間可以常規地表示為“HF”或“高頻”，而在該區間以下和向下至0之間的頻譜部分可以常規地表示為“DC”。

發明內容

本發明的目標是提供一種克服現有技術的缺點和限制的濾波器。

根據本發明，這些目標通過所附權利要求的目標來實現，并且特別通過用于有源EMI濾波器的高頻放大器來實現，所述高頻放大器具有：對稱發射極跟隨器輸出級，具有對稱互補對配置中的兩個雙極晶體管；驅動所述輸出級的輸入級；所述輸出電流流過的感測電阻器；電壓反饋環路，用于將橫跨所述感測電阻器測量的電壓反饋到所述輸入級。在優選的配置（然而，該配置不是唯一的配置）中，電壓反饋環路被配置用于優選地通過相同比率的兩個電阻分壓器而將在所述感測電阻器的兩端的電位分別反饋到所述輸入級的反相輸入、所述輸入級的非反相輸入。