一种用于减少电动车辆的电磁干扰的印刷电路板的制作方法
【专利说明】一种用于减少电动车辆的电磁干扰的印刷电路板
[0001]本申请基于35 U.S.C.119和35 U.S.C.36而要求申请号为10-2014-0030950的韩国专利申请(申请日为2014年3月17日)的优先权，该申请的全部内容通过参见的方式合并于此。
技术领域
[0002]本发明涉及一种印刷电路板(PCB)，用于减少电动车辆中高电压电子装置中的电磁干扰(EMI);特别是涉及一种通过将带电流的地线与不带电流的车架地线连接、在PCB布线图的外周面上形成车架地线的图、并且将EMI滤波器前级的Y电容与车架地线连接以改善电磁干扰滤波器的效果，来降低高压电子装置中PCB电平的电磁干扰噪声，而减少电动车辆的电磁干扰的印刷电路板。
【背景技术】
[0003]最近，由于环境问题的出现，环保车引起了人们的兴趣；同时，对于环保车中的电动车辆的大量生产和普及的期望也在增加。尤其是，由于电动车辆中电子装置的高电压使用特性，对于EMI的降噪技术的兴趣也在不断增加。并且，国内外电动车辆领域的原始设备制造商都需要实施EMI噪声级规范，并且各国际组织也在推行减少电子装置中EMI噪声的标准。因此，在电子装置的发展过程中，电子装置的制造商需要满足越来越严格的环境要求。
[0004]驱动电子装置的核心在于电池组件。尤其是，电动车辆内含有各种EMI噪声成分，如:电池充电时的充电噪声，或者充电器本身的开关噪声；同时，对于减少各种EMI噪声的兴趣也在增加。
[0005]EMI是一种多余的宽带噪声的噪声源，并且意味着该噪声会引起对电磁波的干扰和阻碍。
[0006]电源噪声大致可分为共模噪声和常模噪声。首先，所述共模噪声是指在电源正极端和负极端内的沿同一方向流动的噪声，称之为CM噪声。
[0007]所述常模噪声是指在电源正极端和负极端内的沿不同方向流动的噪声，称之为DM噪声。因此，减少CM噪声的滤波器被称为CM滤波器，减少DM噪声的滤波器被称为DM滤波器。
[0008]电磁干扰滤波器包括CM滤波器和DM滤波器。
[0009]图1为电动车辆的高电压电子装置中典型的EMI滤波器。
[0010]如图1所示，该典型的EMI滤波器具有包括DM滤波器2和CM滤波器4的结构，DM滤波器2与电池I连接，CM滤波器4和所述DM滤波器2通过其间的Y电容3连接。
[0011]DM滤波器2包括型电容，CM滤波器4包括电感和电容。Y电容3引出一噪声分量，该噪声分量流经DM滤波器2到达车架地线(即，接地GND)。
[0012]DM滤波器2首先吸收并减少低电压电池I中感生的噪声分量，相应的，这增加了DM滤波器2中电容的电容值和电感的电感值。
[0013]实际上，在EMI测试实验室中测量噪声级期间，确认了 DM滤波器2滤除噪声的效果很小。另外，由于低电压电池I中感生的CM噪声和DM噪声的混合型噪声被引入到DM滤波器2中，因此在对DM滤波器2进行分析的情况下，CM噪声没有被滤除就通过了，并且经过Y电容3而不变地被引出到车架地线(接地)上。
[0014]特别的，由于每个电子装置的特性是不同的，其阻抗成分也就不同，这是因为高压电子装置的连接器阻抗和连接到连接器上的线束不同；因此，很难确定是CM噪声和DM噪声中的哪一个引起的问题。
[0015]另外，DM滤波器2中的第一电容Cl、第一电感LI和第二电容C2只过滤DM噪声，而Y电容Cyl和Cy2过滤DM噪声和CM噪声。
[0016]也就是说，由于CM噪声在经过DM滤波器2后未被过滤，在产品有大量的CM噪声的情况下，并没有降噪的效果。
[0017]图2为连接有开关型电源(SMPS)的典型的EMI滤波器产生的噪声的效果说明图。
[0018]如图2所示，EMI滤波器(DM滤波器)2安装在电池I中，开关型电源5与EMI滤波器(DM滤波器)2连接。
[0019]典型的，尽管这类电源电路的配置前提为由EMI滤波器(DM滤波器)2减少噪声分量，但是噪声即使在通过EMI滤波器(DM滤波器)2之后实际上仍有余留。经过EMI滤波器(DM滤波器2)的噪声可能还会由于SMPS5的作用而从小噪声状态增大。因此，经过EMI滤波器(DM滤波器)2过滤后余留的噪声需要在其进入SMPS5之前被减少。
[0020]为了减少在低电压电池中感生的噪声，需要减少直接连接到低电压电池级的电子装置中的EMI噪声，为了这一目的，要求先经过EMI滤波器来减少噪声。
[0021]虽然利用EMI滤波器的降噪技术从工业电子装置延伸到了汽车电子装置，但在具有高噪声标准的汽车电子装置中，典型EMI滤波器的降噪效果几乎是可以忽略不计的。
[0022]就电动车辆的特点而言，由于其电驱动和负载特性，低噪声电池要比内燃机电池的抗噪能力弱。
[0023]随着低电压电池中的噪声分量变多，副作用特性也会增大，如:电池的寿命变短和燃料效率降低。因此，必须要减少低电压电池中感生的噪声。另外，国内外的电动车辆制造商中的OEM公司也敏锐的察觉到了这一必要性。
[0024]如上所述，认识到了减少电磁干扰的技术是通过使用EMI滤波器减少EMI噪声级的措施。EMI滤波器的重要性是不可排除的。在减少EMI噪声方面，EMI滤波器(即，电容和电感，或者是由电容构成的π型滤波器)是重要的设计因素。
[0025]在EMI滤波器后面的电路多数都包括电源单元。这样配置电路是由于确定EMI滤波器减少了噪声成分，但在实践中，在经过EMI滤波器之后，还仍然存在噪声的情况是常见的。即使经过了 EMI滤波器的噪声也会在SMPS5的作用下从小噪声状态增大，还是会有通过EMI滤波器后留存的噪声。用于减少这种方式下发生的噪声的措施还是必要的。
[0026]通过EMI滤波器进行的EMI降噪措施的效果不大的原因是没有用于减少在PCB电平产生的各类EMI噪声的措施。换言之，高电压电子装置通过各种连接器接收电力，并且在与车辆的上层控制器进行CAN通信的过程中或在能量转换过程中EMI噪声耦合时，噪声都会有所增加。另外的重要的因素是，由于PCB电平中共存有高压地线和低压地线，再加上与PCB连接的连接器的阻抗的增加，都导致了 PCB电平中的EMI噪声成为最麻烦的问题。
[0027]接通电源后，形成了电磁场图的EMI噪声和连接器阻抗出现在PCB电平上。使出现在PCB电平的噪声通往车架地线(大地)的措施是必要的。
[0028]然而，除了 EMI滤波器之外的措施是不能实施在PCB电路板上的。而在多数情况下，除了在电连接部分设置有EMI滤波器，PCB线路板是不采用降EMI措施而实现的。
【发明内容】
[0029]实施例提供了一种通过将带电流的地线与不带电流的车架地线连接、在PCB布线图的外周面上形成车架地线的图、并且将EMI滤波器前级的Y电容与车架地线连接以改善电磁干扰滤波器的效果，来减少电动车辆中高电压电子装置中的电磁干扰(EMI)的印刷电路板(PCB) ?
[0030]本发明的目的不限于上述描述。通过下面的阐述，本领域的技术人员应该清楚的了解上述内容中没有提及的目的。
[0031]在一个实施例中，一种用于减少电动车辆的电磁干扰(EMI)的印刷电路板(PCB)包括:与电池电源相连接的用于过滤电磁干扰噪声的电磁干扰滤波器、多个车架地线(GND)端子、形成为将电源地线端子接地连接到所述多个车架地线端子的车架地线图、安装在所述接电源地线端子和所述多个车架地线端子之间的用于防止所述电源地线端子和所述多个车架地线端子之间的噪声耦合的防耦合电容、以及安装在电源地线端子和所述多个车架地线端子之间的用于将在电池电源充电时产生的噪声合并到所述多个车架地线端子上的合并电阻。
[0032]所述车架地线图可以具有用于使所述多个车架地线端子互相电性连接的宽度，所述车架地线图围绕在所述PCB的外周面而形成。
[0033]所述PCB可以还包括安装在所述电池电源和所述EMI滤波器之间的Y电容，所述Y电容用于减少噪声。
[0034]所述电源地线端子与所述车架地线图上的与其距离最近的一点电性连接。
[0035]所述合并电阻安装在接近电源连接器的位置，所述电池电源的电力输入到所述电源连接器中。
[0036]所述合并电阻可以是零欧姆电阻。
[0037]一个或更多的实施例的细节会在以下的附图和描述中进行详细的说明。通过该描述、附图、及权利要求，本发明的其他特征将变得显而易见。
【附图说明】
[0038]图1图示了典型的EMI滤波器；
[0039]图2为说明当典型的EMI滤波器连接到开关型电源(SMPS)时产生的噪声的效果图；
[0040]图3为依据实施例的用于减少电动车辆的电磁干扰的PCB的电路图；
[0041]图4为依据实施例的用于减少电动车辆的电磁干扰的PCB的图；
[0042]图5为显示了依据实施例的用于减少电动车辆的电磁干扰的PCB的降噪效果的图；
[0043]图6为显示了在包括如图1所示的典型EMI滤波器在内的PCB中测量的