一種用于減少電動車輛的電磁干擾的印刷電路板的制作方法
【專利說明】一種用于減少電動車輛的電磁干擾的印刷電路板
[0001]本申請基于35 U.S.C.119和35 U.S.C.36而要求申請號為10-2014-0030950的韓國專利申請(申請日為2014年3月17日)的優先權，該申請的全部內容通過參見的方式合并于此。
技術領域
[0002]本發明涉及一種印刷電路板(PCB)，用于減少電動車輛中高電壓電子裝置中的電磁干擾(EMI);特別是涉及一種通過將帶電流的地線與不帶電流的車架地線連接、在PCB布線圖的外周面上形成車架地線的圖、并且將EMI濾波器前級的Y電容與車架地線連接以改善電磁干擾濾波器的效果，來降低高壓電子裝置中PCB電平的電磁干擾噪聲，而減少電動車輛的電磁干擾的印刷電路板。
【背景技術】
[0003]最近，由于環境問題的出現，環保車引起了人們的興趣；同時，對于環保車中的電動車輛的大量生產和普及的期望也在增加。尤其是，由于電動車輛中電子裝置的高電壓使用特性，對于EMI的降噪技術的興趣也在不斷增加。并且，國內外電動車輛領域的原始設備制造商都需要實施EMI噪聲級規范，并且各國際組織也在推行減少電子裝置中EMI噪聲的標準。因此，在電子裝置的發展過程中，電子裝置的制造商需要滿足越來越嚴格的環境要求。
[0004]驅動電子裝置的核心在于電池組件。尤其是，電動車輛內含有各種EMI噪聲成分，如:電池充電時的充電噪聲，或者充電器本身的開關噪聲；同時，對于減少各種EMI噪聲的興趣也在增加。
[0005]EMI是一種多余的寬帶噪聲的噪聲源，并且意味著該噪聲會引起對電磁波的干擾和阻礙。
[0006]電源噪聲大致可分為共模噪聲和常模噪聲。首先，所述共模噪聲是指在電源正極端和負極端內的沿同一方向流動的噪聲，稱之為CM噪聲。
[0007]所述常模噪聲是指在電源正極端和負極端內的沿不同方向流動的噪聲，稱之為DM噪聲。因此，減少CM噪聲的濾波器被稱為CM濾波器，減少DM噪聲的濾波器被稱為DM濾波器。
[0008]電磁干擾濾波器包括CM濾波器和DM濾波器。
[0009]圖1為電動車輛的高電壓電子裝置中典型的EMI濾波器。
[0010]如圖1所示，該典型的EMI濾波器具有包括DM濾波器2和CM濾波器4的結構，DM濾波器2與電池I連接，CM濾波器4和所述DM濾波器2通過其間的Y電容3連接。
[0011]DM濾波器2包括型電容，CM濾波器4包括電感和電容。Y電容3引出一噪聲分量，該噪聲分量流經DM濾波器2到達車架地線(即，接地GND)。
[0012]DM濾波器2首先吸收并減少低電壓電池I中感生的噪聲分量，相應的，這增加了DM濾波器2中電容的電容值和電感的電感值。
[0013]實際上，在EMI測試實驗室中測量噪聲級期間，確認了 DM濾波器2濾除噪聲的效果很小。另外，由于低電壓電池I中感生的CM噪聲和DM噪聲的混合型噪聲被引入到DM濾波器2中，因此在對DM濾波器2進行分析的情況下，CM噪聲沒有被濾除就通過了，并且經過Y電容3而不變地被引出到車架地線(接地)上。
[0014]特別的，由于每個電子裝置的特性是不同的，其阻抗成分也就不同，這是因為高壓電子裝置的連接器阻抗和連接到連接器上的線束不同；因此，很難確定是CM噪聲和DM噪聲中的哪一個引起的問題。
[0015]另外，DM濾波器2中的第一電容Cl、第一電感LI和第二電容C2只過濾DM噪聲，而Y電容Cyl和Cy2過濾DM噪聲和CM噪聲。
[0016]也就是說，由于CM噪聲在經過DM濾波器2后未被過濾，在產品有大量的CM噪聲的情況下，并沒有降噪的效果。
[0017]圖2為連接有開關型電源(SMPS)的典型的EMI濾波器產生的噪聲的效果說明圖。
[0018]如圖2所示，EMI濾波器(DM濾波器)2安裝在電池I中，開關型電源5與EMI濾波器(DM濾波器)2連接。
[0019]典型的，盡管這類電源電路的配置前提為由EMI濾波器(DM濾波器)2減少噪聲分量，但是噪聲即使在通過EMI濾波器(DM濾波器)2之后實際上仍有余留。經過EMI濾波器(DM濾波器2)的噪聲可能還會由于SMPS5的作用而從小噪聲狀態增大。因此，經過EMI濾波器(DM濾波器)2過濾后余留的噪聲需要在其進入SMPS5之前被減少。
[0020]為了減少在低電壓電池中感生的噪聲，需要減少直接連接到低電壓電池級的電子裝置中的EMI噪聲，為了這一目的，要求先經過EMI濾波器來減少噪聲。
[0021]雖然利用EMI濾波器的降噪技術從工業電子裝置延伸到了汽車電子裝置，但在具有高噪聲標準的汽車電子裝置中，典型EMI濾波器的降噪效果幾乎是可以忽略不計的。
[0022]就電動車輛的特點而言，由于其電驅動和負載特性，低噪聲電池要比內燃機電池的抗噪能力弱。
[0023]隨著低電壓電池中的噪聲分量變多，副作用特性也會增大，如:電池的壽命變短和燃料效率降低。因此，必須要減少低電壓電池中感生的噪聲。另外，國內外的電動車輛制造商中的OEM公司也敏銳的察覺到了這一必要性。
[0024]如上所述，認識到了減少電磁干擾的技術是通過使用EMI濾波器減少EMI噪聲級的措施。EMI濾波器的重要性是不可排除的。在減少EMI噪聲方面，EMI濾波器(即，電容和電感，或者是由電容構成的π型濾波器)是重要的設計因素。
[0025]在EMI濾波器后面的電路多數都包括電源單元。這樣配置電路是由于確定EMI濾波器減少了噪聲成分，但在實踐中，在經過EMI濾波器之后，還仍然存在噪聲的情況是常見的。即使經過了 EMI濾波器的噪聲也會在SMPS5的作用下從小噪聲狀態增大，還是會有通過EMI濾波器后留存的噪聲。用于減少這種方式下發生的噪聲的措施還是必要的。
[0026]通過EMI濾波器進行的EMI降噪措施的效果不大的原因是沒有用于減少在PCB電平產生的各類EMI噪聲的措施。換言之，高電壓電子裝置通過各種連接器接收電力，并且在與車輛的上層控制器進行CAN通信的過程中或在能量轉換過程中EMI噪聲耦合時，噪聲都會有所增加。另外的重要的因素是，由于PCB電平中共存有高壓地線和低壓地線，再加上與PCB連接的連接器的阻抗的增加，都導致了 PCB電平中的EMI噪聲成為最麻煩的問題。
[0027]接通電源后，形成了電磁場圖的EMI噪聲和連接器阻抗出現在PCB電平上。使出現在PCB電平的噪聲通往車架地線(大地)的措施是必要的。
[0028]然而，除了 EMI濾波器之外的措施是不能實施在PCB電路板上的。而在多數情況下，除了在電連接部分設置有EMI濾波器，PCB線路板是不采用降EMI措施而實現的。
【發明內容】
[0029]實施例提供了一種通過將帶電流的地線與不帶電流的車架地線連接、在PCB布線圖的外周面上形成車架地線的圖、并且將EMI濾波器前級的Y電容與車架地線連接以改善電磁干擾濾波器的效果，來減少電動車輛中高電壓電子裝置中的電磁干擾(EMI)的印刷電路板(PCB) ?
[0030]本發明的目的不限于上述描述。通過下面的闡述，本領域的技術人員應該清楚的了解上述內容中沒有提及的目的。
[0031]在一個實施例中，一種用于減少電動車輛的電磁干擾(EMI)的印刷電路板(PCB)包括:與電池電源相連接的用于過濾電磁干擾噪聲的電磁干擾濾波器、多個車架地線(GND)端子、形成為將電源地線端子接地連接到所述多個車架地線端子的車架地線圖、安裝在所述接電源地線端子和所述多個車架地線端子之間的用于防止所述電源地線端子和所述多個車架地線端子之間的噪聲耦合的防耦合電容、以及安裝在電源地線端子和所述多個車架地線端子之間的用于將在電池電源充電時產生的噪聲合并到所述多個車架地線端子上的合并電阻。
[0032]所述車架地線圖可以具有用于使所述多個車架地線端子互相電性連接的寬度，所述車架地線圖圍繞在所述PCB的外周面而形成。
[0033]所述PCB可以還包括安裝在所述電池電源和所述EMI濾波器之間的Y電容，所述Y電容用于減少噪聲。
[0034]所述電源地線端子與所述車架地線圖上的與其距離最近的一點電性連接。
[0035]所述合并電阻安裝在接近電源連接器的位置，所述電池電源的電力輸入到所述電源連接器中。
[0036]所述合并電阻可以是零歐姆電阻。
[0037]一個或更多的實施例的細節會在以下的附圖和描述中進行詳細的說明。通過該描述、附圖、及權利要求，本發明的其他特征將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0038]圖1圖示了典型的EMI濾波器；
[0039]圖2為說明當典型的EMI濾波器連接到開關型電源(SMPS)時產生的噪聲的效果圖；
[0040]圖3為依據實施例的用于減少電動車輛的電磁干擾的PCB的電路圖；
[0041]圖4為依據實施例的用于減少電動車輛的電磁干擾的PCB的圖；
[0042]圖5為顯示了依據實施例的用于減少電動車輛的電磁干擾的PCB的降噪效果的圖；
[0043]圖6為顯示了在包括如圖1所示的典型EMI濾波器在內的PCB中測量的