一种驱动电动汽车高压驱动零部件的电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种驱动电动汽车高压驱动零部件的电路，ipc分类属于h02m 1/14、h02m 3/10。


背景技术：

2.新能源汽车的快速发展，其车载电子设备集成度越来越高，相互之间的电磁兼容要求也越来越高。特别是对于高压驱动零部件的电源电路的emi性能，由于电气间隙以及高电压的限制，需要研究更加合理的设计方案。
3.针对此类问题，有方案通过在负载两端跨接使用大容量的电解电容，或者采用接地的金属屏蔽罩来降低干扰，实现电路的安全可靠运行，这类方案很好地解决了电磁兼容的问题，但是大容量的电解电容体积都很大，会对布板以及内部安装空间有所限制，而且大容量电容有储电的功能，断电后有高压余电风险；金属屏蔽层具有导电性，满足电气安全性需要附加特殊工艺处理，这些都对方案的应用造成障碍。
4.有关术语和公知常识，除本说明书已指明外，可参见中国国家标准gb/t 19596-2017《电动汽车术语》、gb/t 18655-2018《车辆、船和内燃机无线电骚扰特性用于保护车载接收机的限值和测量方法》、gbt 2900.1-2008《电工术语基本术语》和《电机工程手册》(机械工业出版社1978—1983年第1版和1997年第2版)。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对背景技术所述传统设计的弊病，采取一种安全可靠的技术方案解决电动汽车高压驱动零部件的电路的emi测试超标问题。
6.为实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供一种驱动电动汽车高压驱动零部件的电路，包括高压直流电源hv、设有隔离变压器t1的隔离开关电源电路、隔离驱动芯片、绝缘栅双极型晶体管q2和负载，所述隔离驱动芯片的高压边电源由隔离开关电源电路提供，所述隔离驱动芯片的输出引脚连接绝缘栅双极型晶体管q2的栅极，绝缘栅双极型晶体管q2的集电极与高压直流电源的正极hv+连接，绝缘栅双极型晶体管q2的发射极与负载一端及隔离驱动芯片的高压边电源的一公共端引脚(gnda)连接，负载另一端连接高压直流电源的负极hv-。所述隔离开关电源电路设有共模电感l1，该共模电感l1设置在隔离开关电源电路的隔离变压器t1的输出端与隔离驱动芯片的高压边电源输入端之间。共模电感l1能把电路开关过程中产生的高次谐波、隔离变压器t1的漏感引起的电磁辐射、以及电路中寄生参数产生的干扰噪声遏制在前级，不经由导线传播出去，可以降低对高压电源线上传导的干扰。进一步地，所述驱动电动汽车高压驱动零部件的电路还包括接入在高压直流电源正负极之间的第一y电容cy1及第二y电容cy2，第一y电容cy1的一端接入在绝缘栅双极型晶体管q2的集电极与高压直流电源正极hv+之间，第一y电容cy1的另一端接地；第二y电容cy2的一端接入在负载与高压直流电源负极hv-之间，第二y电容cy2的另一端接地。经过负载后的母线电流具有纹波，采用第一y电容cy1及第二y电容cy2接地，提供纹波旁路支路，使纹波不
会从电源线往外辐射，降低了电源线传导干扰。而且，y电容容值可以取值较小，断电后电荷释放快，无高压余电危险，电路安全可靠。
7.优选地，所述隔离开关电源电路还包括设置在隔离变压器t1输出端后端的整流二极管d3、滤波电容c5及滤波电容c2，所述共模电感l1设置在滤波电容c5及滤波电容c2之间，具体为，其第一线圈l1-1的一端与滤波电容c5一端及整流二极管d3的输出端连接，第一线圈l1-1的另一端与滤波电容c2一端及所述隔离驱动芯片2的高压边电源一输入引脚(vdda)连接；第二线圈l1-2的一端与滤波电容c5另一端及隔离变压器t1输出绕组t12的一端连接，第二线圈l1-2的另一端与滤波电容c2另一端及所述隔离驱动芯片(2)的高压边电源一公共端引脚(gnda)连接。
8.优选地，所述隔离开关电源电路还包括设置在隔离变压器t1输出端后端的整流二极管d3、滤波电容c5及滤波电容c2，所述共模电感l1设置在滤波电容c5及c2的后端，具体为，其第一线圈l1-1的一端与滤波电容c5及c2一端及整流二极管d3的输出端连接，第一线圈l1-1的另一端直接与所述隔离驱动芯片(2)的高压边电源一输入引脚(vdda)连接；第二线圈l1-2的一端与滤波电容c5及c2的另一端及隔离变压器t1的输出绕组t12的一端连接，第二线圈l1-2的另一端直接与所述隔离驱动芯片(2)的高压边电源一公共端引脚(gnda)连接。
9.优选地，所述共模电感的电感值范围为230ω-410ω，经测试验证，该共模电感电路可以将原在0.15～0.3mhz频段超限的噪声降到标准限值以下，也有提高其它频段的余量值，而且隔离变压器t12输出端电路的电流值符合电路带载能力要求。
10.优选地，所述第一y电容cy1及第二y电容cy2的电容值范围为1nf～10nf，一种具体的实施方式的第一y电容cy1及第二y电容cy2的电容值选择为4.7nf。经测试验证，该电路可将原在0.5～0.8mhz频段超限的噪声降到标准限值以下，也有提高其它频段的余量值，而且，耐压测试中的漏电流符合标准要求，电路安全可靠。
附图说明
11.图1是本实用新型实施例的电路原理图；
12.图2是本实用新型另一实施例的电路原理图。
13.附图标记：隔离开关电源电路1隔离驱动芯片2负载3
具体实施方式
14.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
15.为简化描述，本说明书对以下术语作定义，大容量电容：特指电容量在1uf以上的电容；低压直流电源：指的是中国国家标准gb/t 19596-2017《电动汽车术语》的a级电压电路中电压小于等于60v d.c.的直流电源；高压直流电源：指的是中国国家标准gb/t 19596-2017《电动汽车术语》的b级电压电路中电压大于60v d.c.且小于等于1500v d.c.的直流电源。
16.实施例
17.请参考图1示出的电路原理图，驱动电动汽车高压驱动零部件的电路包含两个电
源输入：低压直流电源vs(本实施例为12v)供电输入、高压直流电源hv(本实施例为350v)供电输入，其中gnd为vs的负极，hv+为高压直流电源hv的正极，hv-为高压直流电源hv的负极。驱动电动汽车高压驱动零部件的电路包括隔离开关电源电路1，隔离驱动芯片2、绝缘栅双极型晶体管q2、负载3。隔离开关电源电路1包括吸收电阻r1、电容c1、开关管q1、电流检测电阻r2、隔离变压器t1、整流二极管d3、滤波电容c5及c2。其中隔离变压器t1由输入绕组t11和输出绕组t12组成。r1和c1用于吸收输入绕组t11在开关过程中产生的尖峰电压。q1连接开关信号源控制t11通断，形成交替电流，r2是电流检测电阻，对t11的电流实施监控，实现过流预警。t11与t12之间具有绝缘隔离，d3是整流二极管，保证t12电流维持同一个方向，c5及c2是开关电源输出的滤波电容。
18.图1所示电路是在常规现有技术隔离开关电源电路基础上按如下改进而成：
19.——本实施例的隔离开关电源电路1在隔离变压器t1的后端还设有共模电感l1，该将开关电源的滤波电容分为c5及c2二个，在c5及c2之间插入共模电感l1，具体地，如图1所示，其第一线圈l1-1的一端与滤波电容c5一端及整流二极管d3的输出端连接，另一端与滤波电容c2一端及所述隔离驱动芯片2的高压边电源一输入引脚(vdda)连接；第二线圈l1-2的一端与滤波电容c5另一端及隔离变压器t1的输出绕组t12的一端连接，另一端与滤波电容c2另一端及所述隔离驱动芯片2的高压边电源一公共端引脚(gnda)连接。
20.在其它实施例中，如图2所示，共模电感l1也可以设置在滤波电容c5及c2的后端，这种情况下，滤波电容c5及c2实际上等于一个组合电容，具体地，其第一线圈l1-1的一端与滤波电容c5及c2一端及整流二极管d3的输出端连接，另一端直接与所述隔离驱动芯片2的高压边电源一输入引脚(vdda)连接；第二线圈l1-2的一端与滤波电容c5及c2另一端及隔离变压器t1的输出绕组t12的一端连接，另一端直接与所述隔离驱动芯片2的高压边电源一公共端引脚(gnda)连接。
21.所述隔离驱动芯片2的低压边供电电源为vs，高压边供电电源由隔离开关电源电路1提供，所述隔离驱动芯片2的一输出引脚(outa)连接用于控制负载3的绝缘栅双极型晶体管q2的栅极，绝缘栅双极型晶体管q2的集电极与高压直流电源的正极hv+连接，绝缘栅双极型晶体管q2的发射极与负载3一端及隔离驱动芯片2的高压边电源一公共端引脚(gnda)连接，负载3另一端连接高压直流电源的负极hv-。
22.emi测试(按gb/t 18655-2018标准要求)时，电路开关过程中产生的高次谐波、变压器t1的漏感引起的电磁辐射以及电路中寄生参数产生的骚扰，会通过耦合传到高压电源hv两端，最终反馈到高压电源线上，使emi测试的低频段，如0.15-0.8mhz频段的干扰噪声超出限值。本实施例在隔离开关电源电路1的隔离变压器t1的输出端与隔离驱动芯片2高压边电源输入端之间接入共模电感l1，共模电感l1能把这些干扰噪声遏制在前级，不经过导线传播出去，可以降低对高压电源线上传导的骚扰。
23.本实用新型实施例选用的隔离驱动芯片2可以选择安森美公司的ncd57252或英飞凌公司的2edf7275f，具体使用说明参见相应产品说明书。
24.对本实用新型实施例的共模电感l1，使其电感值自90ω～1420ω改变的多点实验(按gb/t 18655-2018标准要求)表明，其阻抗越大，滤波效果越明显，当阻抗大于230ω，见下表1，原在现有技术电路中0.15～0.3mhz频段超限的噪声降到了标准限值以下，其它频段的余量值也有提高。但是，当电感值继续提高达到410ω时，隔离变压器t12输出端电路的电
流值下降，降低了电路带载能力。因此，本实施例共模电感l1的电感值优选为230ω～410ω。
25.表1
[0026][0027]
进一步地，在高压直流电源正负极之间接入第一y电容cy1及第二y电容cy2滤波电路，具体请参考图1示出的电路原理图，第一y电容cy1的一端接入到绝缘栅双极型晶体管q2的集电极与高压直流电源正极hv+之间，第一y电容cy1的另一端接地；第二y电容cy2的一端接入在负载3与高压直流电源负极hv-之间，第二y电容cy2的另一端接地。经过负载后的母线电流具有纹波，采用第一y电容cy1及第二y电容cy2接地，提供纹波旁路支路，使纹波不会从电源线往外辐射，降低电源线传导干挠。
[0028]
对本实用新型实施例第一y电容cy1及第二y电容cy2，使其电容值自1nf～10nf改变的多点实验(按gb/t 18655-2018标准要求)表明，容值越大，滤波效果越明显。第一y电容cy1及第二y电容cy2的电容值为4.7nf时的滤波效果见下表2，原在现有技术电路中0.5～0.8mhz频段超限的噪声降到了标准限值以下，其它频段的余量值也有提高。但是，当电容值达到10nf以上时，耐压测试中的漏电流会变大甚至超标，降低了电路安全性能，而且电容尺寸以及价格都会提升。因此，本实施例第一y电容cy1及第二y电容cy2的电容值优选为1nf～10nf。
[0029]
表2
[0030][0031]
尽管上文已经示出和描述了本实用新型的几种实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的
范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。