一种电磁干扰滤波器

技术领域

本发明主要涉及电磁干扰滤波器领域，尤其涉及一种具有电子设备开机冲击电流抑制作用的电磁干扰滤波器。

背景技术

电子设备运行时，其中通常会有很多半导体开关器件工作在开关状态，从而产生与开关频率相关的电磁噪声。为满足电子设备需要满足电磁兼容性能和法规要求，在电子设备输入端会添加一个电磁干扰（EMI）滤波器来抑制电子设备产生的电磁噪声对电子设备的供电系统和周边设备的影响。通常的EMI滤波器都是由无源器件组成的EMI滤波器，无源器件例如包括滤波电容和滤波电感。图1所示为一种无源滤波器100，具体为π型滤波器，其由滤波电容C1和C2与滤波电感L1组成。π型滤波器靠近电源输入端U

由此，不同类型的电磁兼容标准，例如国军标GJB181B和GJB8848，通讯设备ETSEN300-132-2、和国际标准ISO7637，ISO11452分别推出以保证同一供电系统下的电子设备的正常运行。同时电子设备的性能指标中会有一项开机冲击电流指标，用于系统集成时的保险丝和空气开关（空气断路器）的选型。为符合上述法规或技术标准要求，目前业界常用的做法是，在无源滤波模块之前，在电子设备的输入端串接热敏电阻PTC1和并联继电器RLY1，如图2所示。利用热敏电阻PTC1在常温下高阻、高温下低阻的负温度特性来抑制开机冲击电流。同时电子设备启动完成后，用继电器RLY1来短路热敏电阻，可以省去热敏电阻的此时的功耗。图2中，201为无源滤波器，202为后级电路。然而，图2所示的方案采用继电器和热敏电阻的配置来抑制电磁干扰（EMI）滤波器引起的冲击电流，其中，继电器的引入导致产品的体积大大增加，同时继电器为机械部件，它的引入降低了产品的可靠性。

并且，前述的无源电磁干扰（EMI）滤波器只具有电磁噪声的滤波抑制功能，无法提供电子设备所需的其他综合性功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电磁干扰滤波器，实现对开机冲击电流的高效抑制，并实现电子设备所需的综合性功能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁干扰滤波器，包括：第一主输入端和第二主输入端，用于连接供电电源；无源滤波模块，所述无源滤波模块具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；控制开关模块，具有第一连接端、第二连接端和控制端；控制电路模块，具有第一输入端和第一输出端；其中，所述控制开关模块的第一连接端连接至所述第二主输入端，所述控制开关模块的第二连接端连接至所述无源滤波模块的第二输入端；所述控制电路模块的第一输出端连接至所述控制开关模块的控制端，所述控制电路模块的第一输入端连接至所述第一主输入端或作为控制信号输入端；所述无源滤波模块的第一输入端与所述第一主输入端连接。

在本发明的一实施例中，所述控制电路模块包括第一电阻、第二电阻和第三电容；所述第一电阻和第二电阻串联，所述第一电阻的第一端与所述第一主输入端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二主输入端连接，所述第三电容的第一端连接至所述第一电阻和第二电阻的串联连接点，所述第三电容的第二端与所述控制开关模块的第一连接端连接；所述控制开关模块的控制端连接至所述第一电阻和第二电阻的串联连接点。

在本发明的一实施例中，所述控制电路模块包括第一电阻、第二电阻和第三电容；所述第一电阻和第二电阻串联，所述第一电阻的第一端作为控制信号输入端，所述第二电阻的第二端与所述第二主输入端连接，所述第三电容的第一端连接至所述第一电阻和第二电阻的串联连接点，所述第三电容的第二端与所述控制开关模块的第一连接端连接；所述控制开关模块的控制端连接至所述第一电阻和第二电阻的串联连接点。

在本发明的一实施例中，所述控制电路模块还包括热保护电路子模块，所述热保护电路子模块包括第三电阻、第四热敏电阻、第一比较器U1和第一二极管，所述第一比较器具有第一输入端、第二输入端和第一输出端；所述第三电阻和第四热敏电阻串联，所述第三电阻的第一端与所述第一主输入端连接，所述第四热敏电阻的第二端与所述第二主输入端连接，所述第一比较器的第一输入端连接至所述第三电阻和第四热敏电阻的串联连接点，所述第一比较器的第二输入端连接参考电压信号，所述第一二极管的第一端和第二端分别连接至所述第一比较器的第一输出端和所述第一电阻和第二电阻的串联连接点；所述热敏电阻与所述控制开关模块集成至同一芯片器件中；所述第一比较器U1的第一输入端的电压

在本发明的一实施例中，所述控制电路模块还包括过压保护电路子模块，所述过压保护电路子模块包括第三电阻、第五电阻、第二比较器U2和第一二极管，所述第二比较器具有第三输入端、第四输入端和第二输出端；所述第三电阻和第五电阻串联，所述第三电阻的第一端与所述第一主输入端连接，所述第五电阻的第二端与所述第二主输入端连接，所述第二比较器的第三输入端连接至所述第三电阻和第五电阻的串联连接点，所述第二比较器的第四输入端连接参考电压信号，所述第一二极管的第一端和第二端分别连接至所述第二比较器的第二输出端和所述第一电阻和第二电阻的串联连接点；所述第二比较器U2的第三输入端电压

在本发明的一实施例中，所述控制电路模块还包括过压保护电路子模块，所述过压保护电路子模块包括第三电阻、第六电阻、第三比较器U3和第一二极管，所述第三比较器U3具有第五输入端、第六输入端和第三输出端；所述第三电阻和第六电阻串联，所述第三电阻的第一端与所述第一主输入端连接，所述第六电阻的第二端与所述第二主输入端连接，所述第三比较器的第五输入端连接至所述第三电阻和第六电阻的串联连接点，所述第三比较器的第六输入端连接参考电压信号，所述第一二极管的第一端和第二端分别连接至所述第三比较器的第三输出端和所述第一电阻和第二电阻的串联连接点；所述第三比较器U3的第五输入端电压

在本发明的一实施例中，所述控制开关模块包括晶体管。

在本发明的一实施例中，所述无源滤波模块包括π型滤波器。

在本发明的一实施例中，所述无源滤波模块的第一输出端和第二输出端连接至所述电磁干扰滤波器所在的电子设备的后级电路。

在本发明的一实施例中，所述无源滤波模块的第一输出端和第二输出端连接至所述电磁干扰滤波器所在的电子设备的后级电路；所述控制信号包括所述电子设备的开机时序控制信号。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本申请的电磁干扰滤波器，实现对电子设备的开机冲击电流抑制功能，并能够大幅减小电子设备体积和重量，同时提高产品整体的可靠性。

附图说明

附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：

图1是一种无源滤波器的组成示意图。

图2是一种电磁干扰滤波器的组成示意图。

图3是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的组成示意图。

图4是本申请另一实施例的电磁干扰滤波器的组成示意图。

图5是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。

图6是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。

图7是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。

图8是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。

图9是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。

本申请的实施例描述一种电磁干扰（EMI，Electro-Magnetic Interference）滤波器。

图3是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的组成示意图。图4是本申请另一实施例的电磁干扰滤波器的组成示意图。

参考图3和图4，电磁干扰滤波器300包括第一主输入端301、第二主输入端302、无源滤波模块303、控制开关模块304和控制电路模块305。第一主输入端301和第二主输入端302用于连接供电电源，供电电源例如为电压源或电流源，例如图3中标示的电压源V

控制开关模块304的第一连接端321连接至第二主输入端302，控制开关模块304的第二连接端322连接至无源滤波模块303的第二输入端312。控制电路模块305的第一输出端334连接至控制开关模块304的控制端323。无源滤波模块303的第一输入端311与第一主输入端301连接。控制电路模块305的第一输入端331连接至第一主输入端301或作为控制信号输入端。控制电路模块305的第一输入端331连接至第一主输入端301的结构，例如图3所例示。控制电路模块305的第一输入端331作为控制信号cg输入端，例如图4所例示。控制信号cg包括电子设备的开机时序控制信号。开机时序控制信号的具体实现方式可根据需要进行设定。无源滤波模块303的第一输出端313和第二输出端341连接至电磁干扰滤波器300所在的电子设备的后级电路331。

图3和图4对应的实施例，电磁干扰滤波器300的输入端和输出端与现有技术的无源EMI滤波器的输入端和输出端电气连接方式一致，能够实现直接替代。在不改变电子设备的EMI滤波器的电气连接方式情形下，实现开机冲击电流抑制功能，取代继电器加热敏电阻的方案，大幅减小电子设备体积和重量，同时提高产品整体的可靠性。并且，图4的实施例不仅可以实现开机冲击电流抑制功能，而且能够实现对后级电路331供电的开机时序控制，进而实现电子设备中的系统运行所需要的开机时序要求。

图5是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。参考图5，控制电路模块305包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电容C3。第一电阻R1和第二电阻R2串联。第一电阻R1的第一端与第一主输入端301连接，第二电阻R2的第二端与第二主输入端302连接。第三电容C3的第一端连接至第一电阻R1和第二电阻R2的串联连接点p1，第三电容C3的第二端与控制开关模块304的第一连接端321连接。控制开关模块304的控制端323连接至第一电阻R1和第二电阻R2的串联连接点p1。第一电阻R1和第二电阻R2、第三电容C3的参数可根据需要进行选型，以制作形成电磁干扰滤波器300。控制开关模块304例如包括晶体管，晶体管例如包括MOS管或IGBT管。控制开关模块304的控制端323例如对应于晶体管的栅极（门极），控制开关模块304第一连接端321和第二连接端322例如对应于晶体管的源极和漏极，具体的连接关系可根据晶体管的类型确定。无源滤波模块303例如包括π型滤波器。通过不同参数的第一电阻R1、第二电阻R2和第三电容C3的选用，可以改变控制开关模块304的控制端323的电压充电常数，进而改变控制开关模块304的开通时间，从而实现控制开关模块304的开通阻抗控制，在此基础上，实现电子设备开机上电时对π型滤波器中电容C1的缓慢充电，满足对电子设备的开机冲击电流的抑制要求。

图6是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。参考图6，控制电路模块305包括第一电阻R1、第二电阻R2和第三电容C3。第一电阻R1和第二电阻R2串联。第一电阻R1的第一端作为控制信号cg的输入端。第二电阻R2的第二端与第二主输入端302连接。第三电容C3的第一端连接至第一电阻R1和第二电阻R2的串联连接点p1，第三电容C3的第二端与控制开关模块304的第一连接端321连接。第一电阻R1和第二电阻R2的参数可根据需要进行选型，以制作形成电磁干扰滤波器300。控制开关模块304的控制端323连接至第一电阻R1和第二电阻R2的串联连接点p1，在图6中，即为控制开关模块304的控制端323连接至第一电阻R1和第二电阻R2的串联连接点p1。通过不同参数的第一电阻R1和第二电阻R2的选用，可以改变控制开关模块304的控制端323的电压充电常数，进而改变控制开关模块304的开通时间，从而实现控制开关模块304的开通阻抗控制，在此基础上，实现电子设备开机上电时对π型滤波器中电容C1的缓慢充电，满足对电子设备的开机冲击电流的抑制要求。

图7是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。参考图7，控制电路模块305还包括热保护电路子模块（或称为过热保护电路子模块）411。热保护电路子模块411包括第三电阻R3、第四热敏电阻RT4、第一比较器U1和第一二极管D1。第一比较器U1具有第一输入端341、第二输入端342和第一输出端343。第三电阻R3和第四热敏电阻RT4串联。第三电阻R3的第一端与第一主输入端301连接，第四热敏电阻RT4的第二端与第二主输入端302连接，第一比较器U1的第一输入端341连接至第三电阻R3和第四热敏电阻RT4的串联连接点p2，第一比较器U1的第二输入端342连接参考电压信号V

第一比较器U1的第一输入端的电压

图7对应的实施例中，电磁干扰滤波器300的运行过程为，当电子设备350正常工作时，第一比较器U1的正极输入端的电压V

关于过热保护的具体场景，例如对于电动汽车的电池充电器，当充电器的负载，即电池端出现过流或短路情况时，会产生电池充电器的过载，进而使得充电器中的相关半导体器件过热，引起损坏。而本申请的电磁干扰滤波器装设于电池充电器中，在抑制开机冲击电流的同时，还能够实现对电池充电器的过热保护。

图7对应的实施例中，热敏电阻RT4与控制开关模块304作为电磁干扰滤波器的组成部分，可集成到同一个器件（例如芯片器件）中，同时后级电路的负载电流直接流经控制开关模块304，因此控制开关模块304的发热会直接传递到热敏电阻RT4，使得过热保护的相应时间远比通过黏贴在芯片的外部封装的热敏电阻迅速。当后级电路的负载电流过载时，就会直接在控制开关模块304产生相应的热量，而且直接传递到热敏电阻RT4的阻值变化，触发前述的过热保护操作，通过控制开关模块304的关闭操作及时切除发生故障的后级电路。

图7对应的实施例中的过热保护方案，对比于在在芯片外部设置过热采样的热敏电阻方案，克服了热敏电阻的外部采样方式中，必须黏贴在晶体管外部封装上导致的封装发热传递延时后，才能采样获取到过热温升的缺陷。因此，前述实施例的方案能够实现快速响应的过热保护功能。及时地切断发生故障的后级电路。

图8是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。参考图8，控制电路模块305还包括过压保护电路子模块421。过压保护电路子模块421包括第三电阻R3、第五电阻R5、第二比较器U2和第一二极管D1。第二比较器U2具有第三输入端351、第四输入端352和第二输出端353。第三电阻R3和第五电阻R5串联，第三电阻R3的第一端与第一主输入端301连接，第五电阻R5的第二端与第二主输入端302连接，第二比较器U2的第三输入端351连接至第三电阻R3和第五电阻R5的串联连接点p3，第二比较器U1的第四输入端352连接参考电压信号V

第二比较器U2的第三输入端电压

图8对应的实施例中，电磁干扰滤波器300的运行过程为，当电子设备350正常工作时，第二比较器U2的负极输入端（或称为输入负端）的电压V

当电子设备350输入电压过压时，第二比较器U2的输入负端电平V

图9是本申请一实施例的电磁干扰滤波器的结构示意图。参考图9，控制电路模块305还包括欠压保护电路子模块431。欠压保护电路子模块431包括第三电阻R3、第六电阻R6、第三比较器U3和第一二极管D1。第三比较器U3具有第五输入端361、第六输入端362和第三输出端363。第三电阻R3和第六电阻R6串联，第三电阻R3的第一端与第一主输入端301连接，第六电阻R6的第二端与第二主输入端302连接，第三比较器U3的第五输入端361连接至第三电阻R3和第五电阻R6的串联连接点p4，第三比较器U3的第六输入端362连接参考电压信号V

第三比较器U3的第五输入端电压

图9对应的实施例中，电磁干扰滤波器300的运行过程为，当电子设备350正常工作时，第三比较器U3的正极输入端（或称为输入正端）的电压V

输入过压和输入欠压在直流供电系统中，尤其是电池供电类型的设备十分常见。比如，在车载设备、移动电子设备和便携电子设备中。电池供电类型的设备使用时间过长会导致电池过放，导致用电设备输入电压过低，需要进行欠压保护来切断设备供电，避免电池的过放，和设备因供电电压不足产生的逻辑错误或者对后级负载驱动不足，导致不可控的故障。例如，当电池供电类型设备充电时，充电器故障会导致电池过充，进而损坏电池，严重情况下会导致爆炸或起火，引发更大的损失。而本申请的电磁干扰滤波器，在实现电子设备开机冲击电流抑制的同时，还能够实现对电子设备的输入过压或输入欠压的保护，提要电子设备或电气设备使用的安全性。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

本申请的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件（包括固件、常驻软件、微码等）执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、数字信号处理器件（DAPD）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备（例如，硬盘、软盘、磁带……）、光盘（例如，压缩盘CD、数字多功能盘DVD……）、智能卡以及闪存设备（例如，卡、棒、键驱动器……）。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。