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 一、車載充電機 EMC 濾波設(shè)計概述

在車載充電機中，電磁兼容性（EMC）濾波設(shè)計至關(guān)重要，以確保設(shè)備在復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作，同時避免對其他電子設(shè)備產(chǎn)生干擾。共模電感和 π 型濾波電路是實現(xiàn) EMC 濾波的關(guān)鍵組件，通過合理布局和設(shè)計，可以有效抑制電磁干擾，滿足 CISPR25 Class 5 測試標準。

 二、共模電感的作用與選型

 （一）共模電感的作用

共模電感主要用于抑制共模干擾，即干擾電流在電源線的兩根導線中同方向流動的干擾。在車載充電機中，共模電感可以有效降低高頻干擾信號的幅度，減少對外部設(shè)備的電磁輻射。

 （二）共模電感的選型要點

  1. 電感量選擇

      根據(jù)車載充電機的工作頻率和干擾特性，選擇合適的電感量。一般來說，較高的電感量可以提供更好的低頻抑制效果，但會增加電路的插入損耗。通常，共模電感的電感量在幾百微亨（μH）到幾千微亨（μH）之間。

  2. 額定電流選擇

      共模電感的額定電流應(yīng)大于車載充電機的最大工作電流，以避免電感飽和導致性能下降。選擇時要確保電感在額定電流下具有良好的線性度和穩(wěn)定性。

  3. 頻率特性選擇

      選擇具有良好高頻抑制特性的共模電感，以適應(yīng)車載充電機的寬頻帶干擾抑制需求。查看電感的頻率響應(yīng)曲線，確保在目標頻率范圍內(nèi)具有足夠的阻抗。

 三、π 型濾波電路的設(shè)計與布局

 （一）π 型濾波電路的原理

π 型濾波電路由兩個電容和一個電感組成，形似字母 π。它利用電容的旁路作用和電感的濾波作用，對差模干擾和共模干擾進行有效抑制。在車載充電機中，π 型濾波電路可以進一步降低電源線上的干擾信號，提高 EMC 性能。

 （二）π 型濾波電路的布局要點

  1. 元件布局

      將共模電感放置在電源輸入端附近，以盡早抑制共模干擾。兩個電容分別放置在共模電感的兩側(cè)，形成完整的 π 型濾波網(wǎng)絡(luò)。盡量縮短電容和電感之間的連線長度，減少線路的寄生電感和寄生電阻，提高濾波效果。

  2. 接地設(shè)計

      確保濾波電路的接地良好，電容的接地端應(yīng)連接到就近的接地點，形成短而粗的接地線，以降低接地電阻。良好的接地可以提高濾波電路的共模抑制效果，減少干擾信號的回流路徑。

  3. 屏蔽措施

      對濾波電路進行適當?shù)钠帘?，可以采用金屬屏蔽罩或接地良好的金屬外殼。屏蔽罩?yīng)緊密連接到接地系統(tǒng)，防止外部電磁干擾進入濾波電路，同時避免濾波電路內(nèi)部的干擾信號泄漏出去。

 四、通過 CISPR25 Class 5 測試的關(guān)鍵措施

 （一）優(yōu)化電路參數(shù)

  1. 調(diào)整電感和電容值

      根據(jù) CISPR25 Class 5 測試要求，對共模電感和 π 型濾波電路的電容、電感值進行優(yōu)化調(diào)整。通過仿真和實驗，確定最佳的元件參數(shù)組合，以實現(xiàn)對不同頻率干擾信號的有效抑制。

  2. 增加輔助濾波元件

      在必要時，可以在濾波電路中增加輔助濾波元件，如磁珠、additional small - capacity capacitors 等。磁珠可以提供額外的高頻阻抗，增強對高頻干擾的抑制；小容量電容可以進一步旁路高頻干擾信號，提高濾波效果。

 （二）完善電路布局與布線

  1. 電源線與信號線分離

      在 PCB 布局中，將電源線和信號線盡量分開，避免電源線上的干擾信號耦合到信號線上。保持足夠的間距，減少電磁耦合和串擾。

  2. 走線控制

      電源線和地線的走線應(yīng)盡量寬而短，以降低線路阻抗和電感。對于高頻信號線，采用阻抗控制技術(shù)，確保信號傳輸?shù)耐暾?。避免走線的銳角和突變，減少反射和輻射。

 （三）加強電磁屏蔽與接地

  1. 屏蔽罩設(shè)計與安裝

      設(shè)計合理的屏蔽罩，確保其與電路板的緊密貼合。屏蔽罩的材料應(yīng)具有良好的導電性和磁導性，如銅、鋁等。在安裝屏蔽罩時，確保其與接地系統(tǒng)可靠連接，形成連續(xù)的屏蔽體。

  2. 多點接地與接地平面

      采用多點接地方式，減少接地電阻和接地電感。在 PCB 上設(shè)計接地平面，將各個接地元件連接到接地平面，形成良好的接地網(wǎng)絡(luò)。確保接地平面的完整性，避免在接地平面上隨意開孔或布線。

 五、測試與驗證

  1. 測試準備

      按照 CISPR25 Class 5 測試標準，準備測試設(shè)備和測試環(huán)境。確保測試設(shè)備校準準確，測試場地符合電磁兼容性測試要求。

  2. 測試過程

      將車載充電機連接到測試設(shè)備上，按照測試標準規(guī)定的頻率范圍和測試方法進行電磁干擾（EMI）和電磁抗擾度（EMS）測試。記錄測試結(jié)果，分析干擾信號的幅度、頻率和頻譜特性。

  3. 結(jié)果分析與改進

      根據(jù)測試結(jié)果，評估濾波設(shè)計的效果。如果測試結(jié)果不滿足 CISPR25 Class 5 標準要求，分析原因并采取相應(yīng)的改進措施，如調(diào)整濾波元件參數(shù)、優(yōu)化電路布局、增強屏蔽等。重復(fù)測試過程，直至測試結(jié)果符合標準要求。