共模扼流线圈的电源线静噪对策

作者:田中忠 株式会社村田制作所EMI事业部 商品技术部 商品技术3科

一般来说电子设备由多个半导体和机能快构成,需要给各个部分提供符合各自规定电压的电源。需要的电压多不相同,要通过DC-DC转换器(转换成电子元件工作需要的电源电压的电路)变换成需要的电压。

此时多会采用在尺寸和电气性能方面使用开关的DCDC转换器。另一方面,需要注意开关产生的噪声,不满足噪声规格时,必须采取某种静噪对策。

本篇文章介绍使用共模扼流线圈的电源静噪对策事例。

电源线的静噪对策事例
我们准备了非绝缘•降压型(5V⇒1.8V, Pout=27W)和开关频率500kHz的一般用DCDC转换器作为静噪对策的对象。

在此以符合一般设备用规格CISPR22 class B(一般家庭以及轻工业环境下被使用的设备)为目标。分辨噪声模式的主体是差模噪声还是共模噪声后,再实施有效的静噪对策。

关于噪声模式说明,请参照以下链接。

噪声对策的基础 【第6讲】 片状共模扼流线圈

① 传导噪声(150kHz~30MHz)

使用人工电源网络(AMN),测量了线与地面间的共模电压(传导噪声)。测量初始状态的传导噪声后,发现开关频率500kHz的倍增(频率转换成n倍)频率产生噪声频谱,超过规格。(图1)

图1.初始传导噪声级

图1.初始传导噪声级

实施静噪对策前,利用△形 LISN(line impedance stabilization network)进行模式分离,分辨噪声模式的主体是差模噪声还是共模噪声。如图2所示,可知本次噪声的主体是差模噪声。

图2.噪声模式分离

图2.噪声模式分离

因此使用差模静噪对策中效果极好的方块型EMIFILⓇBNX029-01时,噪声级被大幅降低。(图3)

图3. 方块型EMIFILⓇ的静噪效果

图3. 方块型EMIFILⓇ的静噪效果

② 辐射噪声(30MHz~6GHz)

在上述对策的状态下,用10m法测量放射到空间的电场强度,进行辐射噪声评估时,发现产生了远远超过CISPR22 class B噪声允许值的辐射噪声。(图4)由辐射路径的调查结果得知,DCDC转换器的输入电源电线成为天线,在空间里辐射噪声。

图4.初始辐射噪声级

图4.初始辐射噪声级

BNX029-01在100kHz~1GHz的广泛频带内都有能够去除差模噪声的效果,所以可推测残留噪声是共模噪声。

共模静噪对策是插入共模扼流线圈PLT10HH9016R0PN时,辐射噪声级大幅提高,可满足CISPR22 class B噪声允许值。由此可知辐射噪声的主体是共模噪声。(图5)

图5.共模扼流线圈的静噪效果

图5.共模扼流线圈的静噪效果

电源线用共模扼流线圈产品阵容
村田制作所拥有各种的元件尺寸•丰富特性的产品,客户可挑选符合客户用途的合适元件。(表1)

表1.共模扼流线圈产品阵容

表1.共模扼流线圈产品阵容
*1 因为额定电流设定降额,所以请查看各商品的详细规格。

*2 因为品种不同,使用温度范围会有所差异,所以请查看各商品的详细规格。

查找应用
用于电源线路 < 一般用途>
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结语
谈及静噪对策,分辨噪声模式是共模还是差模再进行对策是非常有效的,村田制作所拥有各个尺寸的高额定电流•高插入损耗的电源线用共模扼流线圈,可选择适合于使用电源电路的静噪元件。

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