现代电动汽车搭载 25 颗及以上处理器,分别管控高级驾驶辅助系统、车载网络、车载影音娱乐等各类车载功能。车内电子设备排布密集,设计人员必须重点解决电磁兼容认证难题,同时规避电磁干扰带来的各类隐患。而车载电力系统是整车电磁干扰的主要来源,该系统负责将动力电池直流电转换为驱动电机所需的高压大电流电能。
车载电力系统的核心部件为车载逆变器,依靠开关半导体器件完成直流电到电机驱动交流电的转换。由于开关器件工作切换速度极快,极易产生传导型与辐射型电磁干扰,也让电磁兼容认证成为电动汽车动力总成设计过程中一大设计难点。
为帮助车企快速完成电磁兼容合规认证,TDK 推出面向电动汽车领域的 CarXield 系列电源 EMI 滤波器。该系列产品为成熟量产通用器件,经过完整性能验证,性价比突出,能够大幅减少企业自主研发滤波器以及后期资质认证的工作量。
实际安装布局中,CarXield 滤波器安装在屏蔽式逆变器与动力电池之间(见图1,底部)。电机与逆变器之间搭配共模磁环进行隔离处理(图1,上下);在逆变器屏蔽壳体内部,正负极母线通过串联阻尼电阻的电容连接至屏蔽壳体,进一步优化滤波效果。

图1:CarXield滤波器位于屏蔽逆变器和电池之间,并插入共模环芯于逆变器和电机之间。(图片来源:TDK Electronics)
该款滤波器可有效抑制逆变器向动力电池侧产生的电磁干扰,优化整车动力系统电磁兼容性能,帮助中型电动汽车快速满足行业法规,顺利完成合规认证。
CarXield 为三级式滤波结构,如图2所示,主要由共模扼流圈、X 电容与 Y 电容组成。其中共模扼流圈用于抑制共模干扰;X 电容并联在电源母线之间,用来削弱差模干扰;Y 电容连接在母线与地之间,实现共模噪声抑制。

图2:CarXield三级滤波器由共模电感和Y电容组成,以减少共模干扰和噪声,X电容用于最小化差分干扰。(图片来源:TDK Electronics)
产品磁芯采用纳米晶材质,具备优异磁性能,同时自身功耗损耗极低。设备还内置无源放电电路,设备断电后可安全释放内部残余电压,提升使用安全性。
该滤波器采用底盘安装式结构,外层为金属壳体搭配塑料上盖,整体尺寸为 140mm×59mm×50mm。产品分为集成母线排与无母线排两种规格。

图3:CarXield滤波器安装在带有塑料盖的金属外壳中,带有(左侧)或无(右侧)集成母线。(图片来源:TDK Electronics)
母线排通过四颗螺丝从顶部固定,设备配备多处接地端子,可实现可靠接地。
该系列产品适配 500V 与 1000V 两大车载电压平台。其中型号 B84252A0200A000 适配 500V 系统,85℃环境下稳态直流额定电流 200A,可短时承受 60 秒 350A 峰值电流、10 秒 600A 峰值电流。
型号 B84252B0400A000 适配 1000V 高压平台,85℃环境下稳态额定电流 400A,可承受 60 秒 650A、10 秒 1000A 短时大电流冲击。
两款器件工作环境温度区间均为 - 40℃至 85℃,产品直流内阻仅 0.1 毫欧,负载工作状态下自身发热极低。
滤波器件的抑制能力可通过不同频率下的插入损耗进行判定,一般以分贝为单位衡量不同频段的噪声衰减能力(见图4)

图4:显示B84252A0200A000和B84252B0400A000滤波器的插入损耗与频率的比较。(图片来源:TDK Electronics)
两款滤波器滤波特性基本一致,在 10kHz~100kHz 频段衰减幅度较小,频率高于 1MHz 后,噪声抑制能力大幅提升。
该系列产品严格遵循汽车级可靠性与耐久性设计标准,通过 AEC-Q200 车规认证,同时满足 MBN LV 124 相关测试规范。选用通用标准化器件,相比企业自主研发方案,能够有效缩短研发周期、降低项目设计风险。
电磁干扰问题一直是电动汽车完成电磁兼容合规认证的主要阻碍。TDK CarXield 系列专用车载滤波器可高效抑制动力系统电磁干扰,标准化高性能结构与灵活的封装形式,能够充分满足中型电动汽车的设计需求,母线排可选式设计也进一步拓宽了实际装车适配场景。