针对车载应用的高频噪声,来试试村田这款共模扼流线圈

近年来,随着ADAS(高级驾驶辅助系统)精度的提高,汽车行业开始安装大量毫米波雷达、LiDAR等高速传感设备。如果噪声从外部进入这些设备,系统可能无法正常工作。相反,如果这些设备产生噪声,则可能会对其他设备产生不利影响,因此噪声对策非常重要。

今年四月村田针对汽车应用推出了村田首款支持大电流(最大1.2A)和宽频带的3225尺寸、用于电源线的绕线共模扼流线圈DLW32PH122XK2。本文将对该新产品的汽车领域降噪对策的效果进行介绍。

车载电源线降噪对策现状

车载市场正不断扩充ADAS、自动驾驶、V2X、车载信息系统等的应用。由于此类应用要处理庞大的信息,因此为了执行处理,内部处理信号的处理速度亦不断高速化。另一方面,由于部件数量增多,安装密度增大,因此要求部件小型化。此外,随着可进行高速信息通信的无线通信应用的扩大,要求应对更高频的噪声。

共模扼流线圈可有效降低电源线辐射的噪声。以往车载设备电源线的主要降噪目标是针对AM及FM频带的频率,因此使用大型部件应对低频噪音。然而随着车载设备的快速发展,要求采取高于AM及FM频带的高频降噪对策(下图)。

电源线降噪对策使用的共模扼流线圈产品系列

为了应对上述发展趋势,村田制作所完成了适合小型高频降噪对策的电源线用共模扼流线圈DLW32PH122XK2的商品化。

下面我们来介绍一下DLW32PH122XK2降噪对策的效果,并就基板设计中的一些关键因素加以说明。

共模扼流线圈的辐射噪声降噪效果

在如下所述的测量系统中,我们对从EUT将电源电缆作为天线辐射的噪声进行了测量,并明确了可基于共模扼流线圈降低噪声的效果。

测量系统:依据车载国际噪声管制标准CISPR25

本次测量的EUT在200MHz-800MHz范围内产生了噪声,但通过插入DLW32PH122KX2,大幅降低了该范围内的噪声。

下图为辐射的噪声的降噪效果评估结果:

噪声评估结果(垂直极化波、AVE检波)

共模扼流线圈BCI试验的降噪效果

BCI试验是验证对来自外部的噪声的耐受性的试验。

若外部噪声进入,可能会引起EUT误动作。如果抗噪性差,即使很小的噪声也会引起误动作。本试验对插入DLW32PH122XK2后可达到的改进程度进行了验证。

测量系统:按照车载国际噪声管制标准ISO11452-4规定的BCI试验置换法实施了测量

本次测量的EUT,在注入了360~400MHz的噪声后,DC/DC转换器开关停止,发生了输出电压变成0V的误动作。通过插入DLW32PH122KX2,大幅降低了该范围的噪声,提高了对误动作的噪声容限(下图)。

插入DLW32PH122KX2后不发生误动作导入电流

村田推荐
DLW32PH122XK2是村田通过将特有的绕线和接合技术、结构设计优化和材料技术相组合,创新开发出的3225尺寸的小型、能够用一个元件在从数十MHz频带到数GHz频带的宽频带范围内实施噪声对策、支持额定电流为最大1.2A的电源线的绕线共模扼流线圈,并于今年四月实现了商品化。

主要规格

总结

在车载设备的降噪对策中,以往AM/FM带的降噪对策就可充分应对,但是近年来随着车载设备的不断进步,要求消除数百MHz的噪声。

相较原来的电源线用共模扼流线圈,共模扼流线圈DLW32PH112XK2的高频带降噪性能更出众,可应对数百MHz的噪声。

参考:考虑噪声途径的基板设计

共模扼流线圈可以有效地消除经由电源线的噪声,但是要发挥该性能,基板的设计是关键。

若基板内层存在GND面和电源面,就会在与表面的图案之间产生寄生电容(下图)。

高频噪声传导路径

如果GND/电源面是均匀的平面,通过图案的噪声则经由寄生电容通过GND/电源面,通过共模扼流线圈后再经由寄生电容返回图案,结果就会绕过共模扼流线圈。

这种现象就会降低共模扼流线圈的效果(下图)。

基于寄生电容的DLW32PH的特性变化

如下图所示,解决此类问题的有效办法就是删除部件正下方的GND/电源面,切断GND/电极面的旁通路径。

阻止高频噪声,基板设计很关键

本文转载自: Murata村田中国微信公众号