一種有源emi濾波器及電源管理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種有源EMI濾波器及電源管理裝置，其中有源EMI濾波器可包括輔助源電路、電流采樣電路、電壓-電流變換電路、偏置電路和電流注入電路，其中輔助源電路對從電源線上獲取的電壓信號進(jìn)行穩(wěn)壓處理，并將穩(wěn)壓處理后的電壓信號輸出給其他電路供電，共模噪聲電流依次流經(jīng)電流采樣電路、電壓-電流變換電路和電流注入電路，最后注入到保護(hù)地，偏置電路可根據(jù)電壓-電流變換電路輸出的電流信號對電壓-電流變換電路的輸入信號進(jìn)行補(bǔ)償，為電壓-電流變換電路提供正確的靜態(tài)工作點(diǎn)。實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，可防止有源EMI濾波器產(chǎn)生失真，提高有源EMI濾波器的性能和可靠性。
【專利說明】—種有源EMI濾波器及電源管理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種有源EMI濾波器及電源管理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電氣、電子設(shè)備的大量應(yīng)用，電磁干擾(Electro MagneticInterference, EMI)問題也日益嚴(yán)重。為了濾除導(dǎo)線上的EMI信號，一般會(huì)在電路系統(tǒng)中加入有源EMI濾波器。
[0003]常用的有源EMI濾波器通常利用電壓-電流變換電路對噪聲信號電壓-電流(V-1)變換等處理，然后將處理后的噪聲信號經(jīng)電流注入電路注入到保護(hù)地，避免對其他設(shè)備造成電磁干擾，以達(dá)到EMI濾波效果。通常電壓-電流變換電路的輸入極差分電路不能做到完全對稱，存在失調(diào)電壓。然而一般的有源EMI濾波器中，電流注入電路為隔直電路，當(dāng)交流輸入為零時(shí)，電壓-電流變換電路的輸出信號將與電流注入電路無關(guān)，而由失調(diào)電壓決定，此時(shí)電壓-電流變換電路的靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)發(fā)生偏移，導(dǎo)致放大電路產(chǎn)生失真。此夕卜，噪聲信號的成分非常復(fù)雜，可能會(huì)含有少量瞬態(tài)的直流分量，若不對這些直流分量進(jìn)行處理，也會(huì)使得放大電路輸出的信號產(chǎn)生失真。而放大電路的失真會(huì)很大程度地降低有源EMI濾波器的性能，甚至導(dǎo)致有源EMI濾波器無法正常工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種有源EMI濾波器，能夠避免有源EMI濾波器產(chǎn)生失真、提高有源EMI濾波器的性能及可靠性。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供一種有源EMI濾波器，可包括輔助源電路、電流采樣電路、電壓-電流變換電路、偏置電路和電流注入電路，其中:
[0006]所述輔助源電路的第一輸入端和第二輸入端分別連接電源線的正供電線和負(fù)供電線，所述輔助源電路的第一輸出端連接所述偏置電路或所述電壓-電流變換電路，用于為所述偏置電路或所述電壓-電流變換電路提供參考電壓，所述輔助源電路的第二輸出端連接所述電壓-電流變換電路，用于為所述電壓-電流變換電路提供工作電壓；
[0007]所述電流采樣電路的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述電源線的正供電線和負(fù)供電線，所述電流采樣電路的第一輸出端和第二輸出端分別連接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端和正輸入端，所述電流采樣電路用于采樣所述電源線的正供電線和負(fù)供電線上的共模噪聲電流，并將采樣到的共模噪聲電流轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出給所述電壓-電流變換電路；
[0008]所述電壓-電流變換電路的輸出端連接所述電流注入電路的輸入端，所述電壓-電流變換電路用于對所述電壓-電流變換電路的第一輸入端和第二輸入端輸入的電壓信號進(jìn)行電壓-電流變換處理，得到電流信號，并將所述電流信號輸出給所述電流注入電路；
[0009]所述偏置電路與所述電壓-電流變換電路相連，所述偏置電路用于根據(jù)所述電壓-電流變換電路輸出的電流信號對所述電壓-電流變換電路的輸入信號進(jìn)行補(bǔ)償，以調(diào)節(jié)所述電壓-電流變換電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，使所述電壓-電流變換電路不產(chǎn)生失真；
[0010]所述電流注入電路至少包括一個(gè)阻隔所述電壓-電流變換電路和保護(hù)地之間的直流信號的電容，所述電流注入電路連接在所述電壓-電流變換電路和保護(hù)地之間，用于將所述電壓-電流變換電路輸出的電流信號注入到保護(hù)地。
[0011]結(jié)合第一方面，在第一種可行的實(shí)施方式中，所述輔助源電路的第一輸出端連接所述偏置電路，所述偏置電路包括:
[0012]檢測電路，用于檢測所述電壓-電流變換電路輸出的電流信號在所述電流注入電路兩端產(chǎn)生的電壓中包含的直流分量；
[0013]比例積分調(diào)節(jié)電路，用于將所述檢測電路檢測到的直流分量和所述輔助源電路的第一輸出端輸出的參考電壓進(jìn)行比較，得到所述直連分量和所述參考電壓之間電壓差，并將所述電壓差進(jìn)行比例積分放大后輸出給所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，以補(bǔ)償所述電壓-電流變換電路的輸入信號，使所述電壓-電流變換電路不產(chǎn)生失真。
[0014]結(jié)合第一方面的第一種可行的實(shí)施方式，在第二種可行的實(shí)施方式中，所述檢測電路包括電阻Rl和電容Cl，所述電壓-電流變換電路的輸出端依次通過串聯(lián)的所述電阻Rl和所述電容Cl接工作地；
[0015]所述比例積分調(diào)節(jié)電路包括運(yùn)算放大器Al、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5和電容C2，其中:
[0016]所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端通過所述電阻R2接所述電阻Rl和所述電容Cl的連接節(jié)點(diǎn)，所述運(yùn)算放大器Al的同相輸入端接所述輔助源電路的第一輸出端，所述運(yùn)算放大器Al的輸出端通過所述電阻R3接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，以及依次通過串聯(lián)的所述電阻R4和所述電容C2接所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端，所述電阻R5的兩端分別接所述運(yùn)算放大器Al的輸出端和所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端。
[0017]結(jié)合第一方面，在第三種可行的實(shí)施方式中，所述輔助源電路的第一輸出端連接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，所述偏置電路包括電阻R6，所述電阻R6 —端接所述電壓-電流變換電路的輸出端，另一端接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，所述電阻R6用于檢測所述電壓-電流變換電路輸出的電流信號，將其轉(zhuǎn)換成電壓信號補(bǔ)償給所述電壓-電路變換電路的負(fù)輸入端，以調(diào)節(jié)所述電壓-電流變換電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，使所述電壓-電流變換電路不產(chǎn)生失真。
[0018]結(jié)合第一方面以及第一方面第一至第三種可能的實(shí)施方式，在第四種可行的實(shí)施方式中，所述電壓-電流變換電路，包括:電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和運(yùn)算放大器A2，所述電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和運(yùn)算放大器A2連接成Howland電路，其中:
[0019]所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端通過所述電阻R7接所述運(yùn)算放大器A2的反相輸入端，所述電壓-電流變換電路的正輸入端通過所述電阻R8接所述運(yùn)算放大器A2的同相輸入端，所述運(yùn)算放大器A2的輸出端通過所述電阻R9接其同相輸入端，以及依次通過串聯(lián)的所述電阻RlO和所述電阻Rll接其反相輸入端；
[0020]所述電阻RlO和電阻Rll之間的連接節(jié)點(diǎn)引出所述電壓-電流變換電路的輸出端，接所述電流注入電路的輸入端和所述偏置電路；
[0021]其中，電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO和電阻Rll的阻值滿足以下關(guān)系:R8/R9近似等于 R7/(R10+R11)。
[0022]結(jié)合第一方面以及第一方面的第一至四種可行的實(shí)施方式，在第五種可行的實(shí)施方式中，所述電流采樣電路，包括:具有兩個(gè)初級繞組Np和一個(gè)次級繞組Ns的電流互感器CT以及電阻R12，其中:
[0023]所述兩個(gè)初級繞組Np分別串接在電源線的正供電線和負(fù)供電線上，所述兩個(gè)初級繞組Np與所述輔助源電路同側(cè)的兩端和所述次級繞組Ns的一端互為同名端，所述次級繞組Ns的同名端接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，所述次級繞組Ns的另一端接所述電壓-電流變換電路的正輸入端，所述電阻R12與所述次級繞組Ns并聯(lián)，其中所述電流互感器CT用于對電源線上的共模噪聲電流進(jìn)行采樣，所述電阻Rl2用于將所述電流互感器CT采樣的共模噪聲電流轉(zhuǎn)換為電壓信號。
[0024]本發(fā)明第二方面提供一種電源管理裝置，所述電源管理裝置通過線路與負(fù)載和外部電源形成回路，所述電源裝置包括緩啟模塊、直流變壓模塊以及本發(fā)明第一方面提供的有源EMI濾波器，其中所述有源EMI濾波器連接在所述緩啟模塊和所述直流變壓模塊之間，所述負(fù)載工作時(shí)，在所述線路上產(chǎn)生共模噪聲電流，所述有源EMI濾波器用于濾除所述線路上的共模噪聲電流。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例中，輔助源電路對從外部電源獲取的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理，為有源EMI濾波器提供穩(wěn)定的電壓；電源線上的共模噪聲信號通過電流采樣電路、電壓-電流變換電路和電流注入電路被注入保護(hù)地，避免對其他設(shè)備造成電磁干擾，從而達(dá)到EMI濾波效果，采用偏置電路，可根據(jù)電壓-電流變換電路輸出的電流信號對電壓-電流變換電路的輸入信號進(jìn)行補(bǔ)償，為電壓-電流變換電路提供正確的靜態(tài)工作點(diǎn)，防止電壓-電流變換電路的輸出信號產(chǎn)生失真，從而提高有源EMI濾波器的性能和可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明提供的有源EMI濾波器的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明提供的有源EMI濾波器的另一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明提供的有源EMI濾波器的又一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明提供的有源EMI濾波器中電壓-電流變換電路的一實(shí)施例的電路圖；
[0031]圖5為本發(fā)明提供的有源EMI濾波器中輔助源電路的一實(shí)施例的電路圖；
[0032]圖6為本發(fā)明提供的有源EMI濾波器中輔助源電路的另一實(shí)施例的電路圖；
[0033]圖7為本發(fā)明提供的電源管理裝置的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0035]請參閱圖1，為本發(fā)明提供的有源EMI濾波器的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中虛線表示一種可能的連接方式。如圖1所示，該有源EMI濾波器可包括輔助源電路11、電流采樣電路12、電壓-電流變換電路13以及電流注入電路14，其中:
[0036]輔助源電路11的第一輸入端和第二輸入端分別連接電源線的正供電線I和負(fù)供電線2，輔助源電路11的第一輸出端連接偏置電路14或電壓-電流變換電路13，用于為偏置電路14或電壓-電流變換電路13提供參考電壓Vref，輔助源電路11的第二輸出端連接電壓-電流變換電路13，用于為電壓-電流變換電路13提供工作電壓VCC ；
[0037]電流采樣電路12的第一輸入端和第二輸入端分別連接電源線的正供電線和負(fù)供電線，電流采樣電路12的第一輸出端和第二輸出端分別連接電壓-電流變換電路13的負(fù)輸入端和正輸入端，電流采樣電路12用于采樣電源線的正供電線和負(fù)供電線上的共模噪聲電流，并將米樣到的共模噪聲電流轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出給電壓-電流變換電路13 ；
[0038]電壓-電流變換電路13的輸出端連接電流注入電路15的輸入端，電壓-電流變換電路13用于對電壓-電流變換電路13的第一輸入端和第二輸入端輸入的電壓信號進(jìn)行電壓-電流變換處理，得到電流信號，并將電流信號輸出給電流注入電路15 ；
[0039]偏置電路14與電壓-電流變換電路13相連，偏置電路14用于根據(jù)電壓-電流變換電路13輸出的電流信號對電壓-電流變換電路13的輸入信號進(jìn)行補(bǔ)償，以調(diào)節(jié)電壓-電流變換電路13的靜態(tài)工作點(diǎn)，使電壓-電流變換電路13不產(chǎn)生失真；
[0040]電流注入電路15至少包括一個(gè)阻隔電壓-電流變換電路13和保護(hù)地之間的直流信號的電容，電流注入電路15連接在電壓-電流變換電路13和保護(hù)地之間，用于將電壓-電流變換電路13輸出的電流信號注入到保護(hù)地。
[0041]具體實(shí)現(xiàn)中，正供電線I和負(fù)供電線2中有且僅有一個(gè)接工作地GND。本發(fā)明實(shí)施例均以負(fù)供電線2接工作地GND為例。
[0042]具體實(shí)現(xiàn)中，輔助源電路11的第二輸出端不僅為電壓-電流變換電路提供工作電壓，還為該有源EMI濾波器中其他模塊的有源器件如運(yùn)算放大器或三極管等提供工作電壓。
[0043]作為一種可行的實(shí)施方式，輔助源電路11的第一輸出端接偏置電路14,其中偏置電路14可包括:
[0044]檢測電路1101，用于檢測電壓-電流變換電路13輸出的電流信號在電流注入電路15兩端產(chǎn)生的電壓中包含的直流分量；
[0045]比例積分調(diào)節(jié)電路1102，用于將檢測電路1101檢測到的直流分量和輔助源電路11的第一輸出端輸出的參考電壓Vref進(jìn)行比較，得到直流分量和參考電壓之間的電壓差，并將該電壓差進(jìn)行比例積分放大后輸出給電壓-電流變換電路13的負(fù)輸入端，以補(bǔ)償電壓-電流變換電路13的輸入信號，使電壓-電流變換電路13不產(chǎn)生失真。
[0046]此時(shí)，如圖2所示，檢測電路1101可包括電阻Rl和電容Cl，電壓-電流變換電路13的輸出端依次通過串聯(lián)的電阻Rl和電容Cl接工作地GND ；
[0047]比例積分調(diào)節(jié)電路1102包括運(yùn)算放大器Al、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5和電容C2，其中:
[0048]運(yùn)算放大器Al的反相輸入端通過電阻R2接電阻Rl和電容Cl的連接節(jié)點(diǎn)，運(yùn)算放大器Al的同相輸入端接輔助源電路的第一輸出端，運(yùn)算放大器Al的輸出端通過電阻R3接電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，以及依次通過串聯(lián)的電阻R4和電容C2接運(yùn)算放大器Al的反相輸入端，電阻R5的兩端分別接運(yùn)算放大器Al的輸出端和運(yùn)算放大器Al的反相輸入端。
[0049]具體實(shí)施中，運(yùn)算放大器Al的電源端接輔助源電路11的第二輸出端，檢測電路1101中的電阻Rl和電容Cl構(gòu)成一個(gè)RC低通濾波電路，高頻交流信號無法通過該RC低通濾波電路，而直流信號可以通過，因此檢測電路1101可檢測到電壓-電流變換電路13輸出的電流信號在電流注入電路15兩端產(chǎn)生的電壓中包含的直流分量。比例積分調(diào)節(jié)電路1102中，運(yùn)算放大器Al、電阻R2、電阻R4和電容C2構(gòu)成一個(gè)最基本的比例積分調(diào)節(jié)器，檢測電路1101檢測到的直流分量經(jīng)過電阻R2輸入到運(yùn)算放大器Al的反相輸入端，與運(yùn)算放大器Al同相輸入端輸入的參考電壓Vref進(jìn)行比較，得到一個(gè)電壓差，并對該電壓差進(jìn)行比例積分運(yùn)算，即進(jìn)行放大處理，放大處理過后的信號通過電阻R3輸入到電壓-電流變換電路13的負(fù)輸入端，對電壓-電流變換電路13的輸入信號進(jìn)行補(bǔ)償，使電壓-電流變換電路13能在交流輸入為零時(shí)自動(dòng)調(diào)零，從而具備合適的靜態(tài)工作點(diǎn)而不產(chǎn)生失真。需要說明的是，本發(fā)明中電壓-電流變換電路13在交流輸入為零時(shí)自動(dòng)調(diào)零，是指電壓-電流變換電路13輸出端的電位為Vref，或盡量接近Vref。一般來說，若電壓-電流變換電路13中運(yùn)算放大器為單電源運(yùn)算放大器，則Vref —般取0.5VCC，若電壓-電流變換電路13中運(yùn)算放大器為雙電源運(yùn)算放大器，則Vref為零。
[0050]作為另一種可行的實(shí)施方式，如圖3所示，輔助源電路11的第一輸出端連接電壓-電流變換電路13的負(fù)輸入端，為電壓-電流變換電路13提供參考電壓Vref。此時(shí)，偏置電路可包括電阻R6，電阻R6 —端接電壓-電流變換電路13的輸出端，另一端接電壓-電流變換電路13的負(fù)輸入端，電阻R6用于檢測電壓-電流變換電路輸出的電流信號，將其轉(zhuǎn)換成電壓信號補(bǔ)償給電壓-電路變換電路的負(fù)輸入端，以調(diào)節(jié)電壓-電流變換電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，使電壓-電流變換電路不產(chǎn)生失真。
[0051]具體地，電壓-電流變換電路13的輸出端輸出的電流信號一部分通過電流注入電路15注入到保護(hù)地PGND，一部分經(jīng)過電阻R6轉(zhuǎn)換成電壓信號并補(bǔ)償給電壓-電流變換電路13的負(fù)輸入端。此處電阻R6可看成電壓-電流變換電路13的調(diào)零電阻，用于為電壓-電流變換電路13提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使電壓-電流變換電路13在交流輸入為零，僅在負(fù)輸入端輸入?yún)⒖茧妷篤ref時(shí)，輸出端的電位為Vref或盡量接近Vref，從而使電壓-電流變換電路13不產(chǎn)生失真。
[0052]具體實(shí)現(xiàn)中，為了使電壓-電流變換電路13輸出的大部分電流信號能經(jīng)過電流注入電路15注入到保護(hù)地，電阻R6的阻值應(yīng)大于電流注入電路15的阻抗。
[0053]在一些可行的實(shí)施方式中，如圖2或圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例中，電流采樣電路12，可包括具有兩個(gè)初級繞組Np和一個(gè)次級繞組Ns的電流互感器CT以及電阻R12，其中:
[0054]兩個(gè)初級繞組Np分別串接在電源線的正供電線和負(fù)供電線上，兩個(gè)初級繞組Np與輔助源電路同側(cè)的兩端和次級繞組Ns的一端互為同名端，次級繞組Ns的同名端接電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，次級繞組Ns的另一端接電壓-電流變換電路的正輸入端，電阻R12與次級繞組Ns并聯(lián)。
[0055]具體實(shí)施中，電流互感器CT的兩個(gè)初級繞組Np從電源線上傳輸?shù)男盘栔刑崛〕龉材Ｔ肼曤娏鳎⒃诖渭壚@組Ns上形成感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流在電阻R12兩端形成壓降，從而將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。其中兩個(gè)初級繞組Np與輔助源模塊同側(cè)的兩端和次級繞組Ns的一端互為同名端，次級繞組Ns的這一端連接到電壓-電流變換電路13的負(fù)輸入端，另一端連接到電壓-電流變換電路13的正輸入端。
[0056]電壓-電流變換電路13，可包括電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和運(yùn)算放大器A2，其中電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和運(yùn)算放大器A2連接成Howland霍蘭德電路:
[0057]電壓-電流變換電路13的負(fù)輸入端通過電阻R7接運(yùn)算放大器A2的反相輸入端，電壓-電流變換電路13的正輸入端通過電阻R8接運(yùn)算放大器A2的同相輸入端，運(yùn)算放大器A2的輸出端通過電阻R9接其同相輸入端，以及依次通過串聯(lián)的電阻RlO和電阻Rll接其反相輸入端，運(yùn)算放大器A2的電源端接輔助源電路11的第二輸出端，從輔助源電路11的第二輸出端獲得工作電壓；電阻RlO和電阻Rll之間的連接節(jié)點(diǎn)引出電壓-電流變換電路13的輸出端，接電流注入電路15的輸入端和偏置電路；其中，電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO和電阻Rll的阻值滿足以下關(guān)系:R8/R9 ^ R7/(R10+R11)。
[0058]據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對Howland電路的分析可知，R8/R9和R7/(R10+R11)的取值越接近，Howland電路輸出的電流信號和輸入電壓之間的比例關(guān)系越明顯，從而可實(shí)現(xiàn)電壓-電流的轉(zhuǎn)換。然而若R8/R9 = R7/(R10+R11)，則電阻R7、電阻R8、電阻R9、以及串聯(lián)的電阻R9和電阻RlO相當(dāng)于形成了一個(gè)平衡的電橋,此時(shí)Howland電路輸出的電流信號為定值,偏置電路無法根據(jù)Howl and電路輸出的電流的變化適應(yīng)性地補(bǔ)償Howland電路的輸入信號,無法起到作用。因此，本實(shí)施例中，為了使Howland電路和偏置電路14都能發(fā)揮作用，設(shè)置電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO和電阻Rll的阻值滿足以下關(guān)系:R8/R9 ^ R7/ (R10+R11)。其中“~”表示近似等于，可控制R8/R9和R7/ (R10+R11)的差值或比值在一定范圍內(nèi)來實(shí)現(xiàn)R8/R9 ^ R7/(R10+R11)。具體地，這個(gè)范圍與運(yùn)算放大器Al的失調(diào)電壓有關(guān)，Al的失調(diào)電壓越小，這個(gè)范圍也應(yīng)越小。一個(gè)具體的示例是可以將兩者大小控制在10%左右。
[0059]在另一些可行的實(shí)施方式中，除了 Howland電路以外，電壓-電流變換電路13還可以是其他電流源電路，如圖4所示，電壓-電流變換電路13可包括:電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電阻R17、電阻R18、電阻R19、二極管D1、二極管D2、三極管Q1、三極管Q2和運(yùn)算放大器A3，其中:
[0060]電壓-電流變換電路13的負(fù)輸入端通過電阻R13接運(yùn)算放大器A3的反相輸入端，電壓-電流變換電路13的正輸入端通過電阻R14接運(yùn)算放大器A3的同相輸入端，運(yùn)算放大器A3的輸出端通過二極管Dl接三極管Ql的基極，以及通過二極管D2接三極管Q2的基極，運(yùn)算放大器A3的電源端接輔助源電路11的第二輸出端；三極管Ql的集電極接輔助源電路11的第二輸出端，基極通過電阻R18接輔助源電路11的第二輸出端，發(fā)射極接三極管Q2的發(fā)射極；三極管Q2的集電極接工作地GND，基極通過電阻R19接工作地GND，三極管Ql的發(fā)射極和三極管Q2的發(fā)射極的連接節(jié)點(diǎn)接電阻R16的一端并通過電阻R17接運(yùn)算放大器A3的反相輸入端，電阻R16的另一端通過電阻R15接運(yùn)算放大器A3的同相輸入端；其中電阻R16的另一端引出電壓-電流變換電路13的輸出端。
[0061]具體實(shí)現(xiàn)中，三極管Ql為NPN型三極管，三極管Q2為PNP型三極管。運(yùn)算放大器A3對電壓-電流變換電路13的輸入信號進(jìn)行一級放大后，三極管Ql和三極管Q2可對該信號進(jìn)行二級放大，進(jìn)一步擴(kuò)大電壓-電流變換電路13的輸出電流。其中電阻R18和二極管Dl用于設(shè)置三極管Ql的工作點(diǎn)，使三極管Ql工作在合適的電壓下；二極管D2和電阻R19用于設(shè)置三極管Q2的工作點(diǎn)，使三極管Q2工作在合適的電壓下。三極管Ql和三極管Q2之間的連接節(jié)點(diǎn)經(jīng)過電阻R17為運(yùn)算放大器A3的反相輸入端引入反饋；電壓-電流變換電路13的輸出端輸出的電流信號一方面通過電阻R15反饋回運(yùn)算放大器A3的同相輸入端，另一方面輸入到偏置電路14和電流注入電路15。
[0062]作為一種可行的實(shí)施方式，如圖5所示，輔助源電路11可包括:電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23、電容C3、電容C4、電容C5、三極管Q3、二極管D3以及穩(wěn)壓管ZDl，其中:
[0063]三極管Q3的集電極通過電阻R20接電源線的正供電線，基極通過電阻R21接電源線的正供電線，發(fā)射極依次通過串聯(lián)的電阻R22和電阻R23接電源線的負(fù)供電線；二極管D3的正極接三極管Q3的發(fā)射極，負(fù)極接三極管Q3的基極；穩(wěn)壓管ZDl的正極接電源線的負(fù)供電線，負(fù)極接三極管Q3的基極；電容C3與穩(wěn)壓管ZDl并聯(lián)；電容C4連接在三極管Q3的發(fā)射極和電源線的負(fù)供電線之間；電容C5連接在電阻R22和電阻R23之間的連接節(jié)點(diǎn)與電源線的負(fù)供電線之間；三極管Q3的發(fā)射極為輔助源電路11的第二輸出端，輸出運(yùn)放或三極管的工作電壓Vcc ;電阻R22和電阻R23之間的連接節(jié)點(diǎn)引出輔助源電路的第一輸出端，輸出參考電壓VKe;f。
[0064]具體實(shí)現(xiàn)中，電源線接入的外部電源經(jīng)電阻R20和電阻R21分壓后，為三極管Q3提供合適的工作電壓，穩(wěn)壓管ZDl起穩(wěn)壓作用，二極管Dl用于保護(hù)三極管Ql的發(fā)射結(jié)；電容Cl、第二電容C2和電容C3用于濾波器。
[0065]作為一種可行的實(shí)施方式，如圖6所示，在圖5的基礎(chǔ)上，輔助源電路11還可包括運(yùn)算放大器A4，其中運(yùn)算放大器A4的同相輸入端連接電阻R22和電阻R23之間的連接節(jié)點(diǎn)，運(yùn)算放大器A4的反相輸入端連接其輸出端，此時(shí)運(yùn)算放大器作為電壓跟隨器，可避免輔助源電路11的第一輸出端輸出的電壓Vltef隨負(fù)載的阻抗變化而波動(dòng)，穩(wěn)壓效果更佳。此時(shí)輔助源電路11的第一輸出端由運(yùn)算放大器A4的輸出端引出，輔助源電路51的第二輸出端仍由三極管Q3的發(fā)射極引出。
[0066]本發(fā)明實(shí)施例的有源EMI濾波器，通過輔助源電路為其他電路供電；通過電流采樣電路、電壓-電流變換電路和電流注入電路將電源線上的共模噪聲電流注入保護(hù)地，避免共模噪聲電流對其他設(shè)備造成電磁干擾，從而達(dá)到EMI濾波效果。該有源EMI濾波器還設(shè)置了偏置電路，可根據(jù)電壓-電流變換電路輸出的電流信號對電壓-電流變換電路的輸入信號進(jìn)行補(bǔ)償，為電壓-電流變換電路提供正確的靜態(tài)工作點(diǎn)，防止電壓-電流變換電路的輸出信號產(chǎn)生失真，從而提高有源EMI濾波器的性能和可靠性。
[0067]相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種電源管理裝置，該電源管理裝置通過線路與負(fù)載和外部電源形成回路，以下結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0068]請參閱圖7，如圖7所示，該電源管理裝置包括緩啟模塊71、直流變壓模塊72以及有源EMI濾波器73，其中有源EMI濾波器73可以是圖1-圖7所示實(shí)施例中描述的任一種有源EMI濾波器，有源EMI濾波器73連接在緩啟模塊71和直流變壓模塊72之間。具體地，當(dāng)負(fù)載工作時(shí)，在線路上產(chǎn)生共模噪聲電流，有源EMI濾波器73可濾除線路上的共模噪聲電流，其具體工作原理或過程可參閱圖1-圖6的相關(guān)描述，在此不贅述。根據(jù)前述實(shí)施例的描述，可知該電源管理裝置可以將線路上的共模噪聲電流注入保護(hù)地，避免共模噪聲電流對連接在同一線路上的其他設(shè)備造成電磁干擾，從而具有EMI濾波效果。
[0069]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機(jī)存儲記憶體(Random AccessMemory, RAM)等。
[0070]以上所述的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對該技術(shù)方案保護(hù)范圍的限定。任何在上述實(shí)施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種有源電磁干擾EMI濾波器，包括輔助源電路、電流采樣電路、電壓-電流變換電路和電流注入電路，其特征在于，還包括偏置電路，其中: 所述輔助源電路的第一輸入端和第二輸入端分別連接電源線的正供電線和負(fù)供電線，所述輔助源電路的第一輸出端連接所述偏置電路或所述電壓-電流變換電路，用于為所述偏置電路或所述電壓-電流變換電路提供參考電壓，所述輔助源電路的第二輸出端連接所述電壓-電流變換電路，用于為所述電壓-電流變換電路提供工作電壓； 所述電流采樣電路的第一輸入端和第二輸入端分別連接所述電源線的正供電線和負(fù)供電線，所述電流采樣電路的第一輸出端和第二輸出端分別連接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端和正輸入端，所述電流采樣電路用于采樣所述電源線的正供電線和負(fù)供電線上的共模噪聲電流，并將采樣到的共模噪聲電流轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出給所述電壓-電流變換電路； 所述電壓-電流變換電路的輸出端連接所述電流注入電路的輸入端，所述電壓-電流變換電路用于對所述電壓-電流變換電路的第一輸入端和第二輸入端輸入的電壓信號進(jìn)行電壓-電流變換處理，得到電流信號，并將所述電流信號輸出給所述電流注入電路； 所述偏置電路與所述電壓-電流變換電路相連，所述偏置電路用于根據(jù)所述電壓-電流變換電路輸出的電流信號對所述電壓-電流變換電路的輸入信號進(jìn)行補(bǔ)償，以調(diào)節(jié)所述電壓-電流變換電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，使所述電壓-電流變換電路不產(chǎn)生失真； 所述電流注入電路至少包括一個(gè)阻隔所述電壓-電流變換電路和保護(hù)地之間的直流信號的電容，所述電流注入電路連接在所述電壓-電流變換電路和保護(hù)地之間，用于將所述電壓-電流變換電路輸出的電流信號注入到保護(hù)地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源EMI濾波器，其特征在于，所述輔助源電路的第一輸出端連接所述偏置電路，所述偏置電路包括: 檢測電路，用于檢測所述電壓-電流變換電路輸出的電流信號在所述電流注入電路兩端產(chǎn)生的電壓中包含的直流分量； 比例積分調(diào)節(jié)電路，用于將所述檢測電路檢測到的直流分量和所述輔助源電路的第一輸出端輸出的參考電壓進(jìn)行比較，得到所述直連分量和所述參考電壓之間電壓差，并將所述電壓差進(jìn)行比例積分放大后輸出給所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，以補(bǔ)償所述電壓-電流變換電路的輸入信號，使所述電壓-電流變換電路不產(chǎn)生失真。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有源EMI濾波器，其特征在于，所述檢測電路包括電阻Rl和電容Cl，所述電壓-電流變換電路的輸出端依次通過串聯(lián)的所述電阻Rl和所述電容Cl接工作地； 所述比例積分調(diào)節(jié)電路包括運(yùn)算放大器Al、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5和電容C2，其中: 所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端通過所述電阻R2接所述電阻Rl和所述電容Cl的連接節(jié)點(diǎn)，所述運(yùn)算放大器Al的同相輸入端接所述輔助源電路的第一輸出端，所述運(yùn)算放大器Al的輸出端通過所述電阻R3接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，以及依次通過串聯(lián)的所述電阻R4和 所述電容C2接所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端，所述電阻R5的兩端分別接所述運(yùn)算放大器Al的輸出端和所述運(yùn)算放大器Al的反相輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源EMI濾波器，其特征在于，所述輔助源電路的第一輸出端連接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，所述偏置電路包括電阻R6，所述電阻R6 —端接所述電壓-電流變換電路的輸出端，另一端接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，所述電阻R6用于檢測所述電壓-電流變換電路輸出的電流信號，將其轉(zhuǎn)換成電壓信號補(bǔ)償給所述電壓-電路變換電路的負(fù)輸入端，以調(diào)節(jié)所述電壓-電流變換電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，使所述電壓-電流變換電路不產(chǎn)生失真。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的有源EMI濾波器，其特征在于，所述電壓-電流變換電路，包括:電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和運(yùn)算放大器A2，所述電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻Rll和運(yùn)算放大器A2連接成Howland霍蘭德電路，其中: 所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端通過所述電阻R7接所述運(yùn)算放大器A2的反相輸入端，所述電壓-電流變換電路的正輸入端通過所述電阻R8接所述運(yùn)算放大器A2的同相輸入端，所述運(yùn)算放大器A2的輸出端通過所述電阻R9接其同相輸入端，以及依次通過串聯(lián)的所述電阻RlO和所述電阻Rll接其反相輸入端； 所述電阻RlO和電阻Rll之間的連接節(jié)點(diǎn)引出所述電壓-電流變換電路的輸出端，接所述電流注入電路的輸入端和所述偏置電路； 其中，電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻RlO和電阻Rll的阻值滿足以下關(guān)系:R8/R9近似等于 R7/(R10+R11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的有源EMI濾波器，其特征在于，所述電流采樣電路，包括:具有兩個(gè)初級繞組Np和一個(gè)次級繞組Ns的電流互感器CT以及電阻R12，其中: 所述兩個(gè)初級繞組Np 分別串接在電源線的正供電線和負(fù)供電線上，所述兩個(gè)初級繞組Np與所述輔助源電路同側(cè)的兩端和所述次級繞組Ns的一端互為同名端，所述次級繞組Ns的同名端接所述電壓-電流變換電路的負(fù)輸入端，所述次級繞組Ns的另一端接所述電壓-電流變換電路的正輸入端，所述電阻R12與所述次級繞組Ns并聯(lián)，其中所述電流互感器CT用于對電源線上的共模噪聲電流進(jìn)行采樣，所述電阻R12用于將所述電流互感器CT采樣的共模噪聲電流轉(zhuǎn)換為電壓信號。
7.一種電源管理裝置，所述電源管理裝置通過線路與負(fù)載和外部電源形成回路，其特征在于，所述電源裝置包括緩啟模塊、直流變壓模塊以及如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的有源EMI濾波器，其中所述有源EMI濾波器連接在所述緩啟模塊和所述直流變壓模塊之間，所述負(fù)載工作時(shí)，在所述線路上產(chǎn)生共模噪聲電流，所述有源EMI濾波器用于濾除所述線路上的共模噪聲電流。
【文檔編號】H02M1/44GK104079164SQ201410307861
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】裴昌盛, 韓承章, 朱勇發(fā) 申請人:華為技術(shù)有限公司