共模扼流线圈的电源线静噪对策

周五, 24 三月 2017 - 14:27

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。

「<a href="http://www.murata.com/zh-cn/products/emiconfun/emc/2011/10/28/en-201110… 【第6讲】片状共模扼流线圈</a>」

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）
<img alt="图1.初始传导噪声级" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="5b019d2f-e871-4b98-8686-6ef6abdf1741" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE1.%E5%88%9D%E5%A7%8B%E4%BC%A0%E5%AF%BC%E5%99%AA%E5%A3%B0%E7%BA%A7.gif" />
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

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

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。
<img alt="图4.初始辐射噪声级" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="11f63e1a-abb4-4282-a296-95af834e16c0" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE4.%E5%88%9D%E5%A7%8B%E8%BE%90%E5%B0%84%E5%99%AA%E5%A3%B0%E7%BA%A7.gif" />
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）
<img alt="图5.共模扼流线圈的静噪效果" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="dbc59d72-682d-482d-8b1a-3f40b8149895" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE5.%E5%85%B1%E6%A8%A1%E6%89%BC%E6%B5%81%E7%BA%BF%E5%9C%88%E7%9A%84%E9%9D%99%E5%99%AA%E6%95%88%E6%9E%9C.gif" />
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

<img alt="表1.共模扼流线圈产品阵容" data-entity-type="file" data-entity-uuid="56367a9e-1bfa-4e04-af84-7c064a30d355" src="/sites/default/files/inline-images/%E8%A1%A81.%E5%85%B1%E6%A8%A1%E6%89%BC%E6%B5%81%E7%BA%BF%E5%9C%88%E4%BA%A7%E5%93%81%E9%98%B5%E5%AE%B9.JPG" /> 
*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 
・<a href="http://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/cmcc/pdf/c…;用于电源线路 < 一般用途></a> 
・<a href="http://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/cmcc/pdf/a…;用于电源线路 < 汽车专用 ></a>

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。