随着对车载充电机的功率密度和效率要求的提高，车载充电机采用高频开关电源技术，由于电路中滤波电容量的限制、寄生参数的影响以及功率管工作在开关状态，车载充电机的输出不可能是纯正的直流电压，这里含有大量的低频和高频纹波噪声。为了提高车载充电机输出电压的质量，同时减小车载充电机的电磁干扰，对车载充电机的输出纹波和噪声进行抑制具有非常重要的意义。本课题主要研究的是车载充电机输出端的滤波器。

2、主电路结构

图 1 主电路结构示意图

由图 1可知，车载充电机的输出纹波主要表现在以下的几个方面：

低频纹波：主要由输入交流电压经全桥整流滤波形成的，与输入电路的滤波

电容、输出电路的滤波电容容量相关，由于电容的容量有限，导致输出低频纹波的残留。纹波的大小由变换器的变比和控制系统的增益决定。

高频纹波：来源于Boost变换电路以及全桥逆变电路，在充电机的输出端含

有与开关工作频率相同频率的高频纹波。

寄生参数引起的共模纹波噪声：由于功率器件与散热器底板和变压器原、副

边之间存在寄生电容，导线存在寄生电感，当矩形波电压作用于功率器件时，当开关器件工作时，在开关电源的输出端会产生共模纹波噪声。

闭环调节控制引起的纹波噪声：由于车载充电机要求输出电流和输出电压进

行闭环，当输出端波动时通过反馈网络进入调节器回路，调节器参数设计的不适当可能导致调节器的自激振荡，引起附加纹波。

3、处理方法分析

3.1差模噪声抑制

为了提供稳定的输出，同时也为了减少电路中的纹波与噪声，在充电机的输

出端增加LC低通滤波电路。

    高频变压器输出经二极管全桥整流滤波后，得到的波形为对称的方波，该方波经傅立叶变换后包含低频和高频谐波。同时由于MOSFET工作在开关状态，由MOSFET形成的高频噪声叠加在输出波形上，而充电机的输出为0V～175V的直流电压，因此在全桥不可控整流电路输出增加如图 2(a)所示的LC低通滤波电路，由于实际电感具有绕线电阻同时匝间具有分布电容，滤波电容无可避免的含有等效电阻和寄生电感，其包含寄生参数的等效电路如图 2(b)所示。

           (a) LC滤波电路          (b) 包含寄生参数的等效电路

图 2 低通滤波电路及其实际等效电路

      从LC滤波电路包含寄生参数的等效电路中可以看出，该电路用作低通滤波是有效的，只适用于低频信号，这里主要是与逆变器开关频率相关的谐波信号。图 3中给出了LC滤波电路的低频等效电路和高频等效电路，在高频情况下，电感的匝间电容和电容的寄生电感在电路中占主导地位，因此LC滤波电路无法有效的衰减高频传导方式的噪声。

(a) 低频等效电路                      (b) 高频等效电路

图 3 等效电路

     如上所述，用一级LC滤波电路要想完全达到平滑电压和去除噪声的要求，必须采用几乎没有寄生参数的电感和电容组成LC滤波电路，这势必提高硬件成本，即使如此，高频特性也不理想。图 4给出了宽带滤波电路，第一级LC滤波电路用于消除纹波电流和储能之用，要求电感工作在不饱和状态，同时要储存能量，所以一般采用多层多圈的抗饱和特性好的扼流圈；第二级LC滤波电路主要用于消除较高的开关噪声，故电感和电容的体积较小，选用寄生参数较小的电感和电容。

图 4 二阶输出滤波电路            图 5 共模输出滤波电路

3.2共模噪声抑制

    在车载充电机中，共模噪声分量是由电源电路和接地平面之间的藕合电容和耦合电感引起的，采用LC滤波电路是无法消除共模噪声的。除了采用正确的屏蔽和良好的电路布局可以有效的减小共模噪声外，在车载充电机的输出端设计合理的共模噪声抑制电路能够使共模噪声减小到最小值。

     在二阶输出滤波电路后的共模噪声抑制电路如 图5所示，为共模电感，为去耦电容，在正输出端的电感和形成一个低通滤波电路，在负输出端的电感和形成一个低通滤波电路，滤波器都依靠充电机接地系统作为返回通路。

    从制作工艺上来看，共模电感上的两个线圈不可能做到完全对称，所以共模电感本身也残留了部分差模电感部分，因此共模电感对抑制差模信号也有一定的作用。同时，匝数较多时寄生电容无法忽略，因此本课题中采用的共模电感的两个线圈都只有一匝，这样对称性好，同时最低限度的减小寄生电容的影响。

......