车载设备电源电路中的静噪对策事例

周四, 31 一月 2019 - 14:41

汽车中搭载各种各样的电子设备。为了产生电子设备具备各自需要的电压，而致力于电源电路的研发。为使电源电路具有效率化，使用开关方式的产品，但这也是产生噪声的问题根源。在此，介绍车载设备电源电路（DC-DC转换器）的静噪对策。

在此介绍的对策内容和对策元件不仅适用于汽车还适用于工业用设备等。
<img alt="车载设备电源电路（DC-DC转换器）的静噪对策" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="26cf11b1-9d2e-464b-a748-6920fd65f548" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE1.gif" />
评估模型电源电路

以12V → 5V 的降压型DCDC转换器为模型电路进行评估。 
・ Iin ≒ 0.3A、Iout ≒ 0.7A 
・开关频率≒400kHz
<img alt="评估模型电源电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="f883a80b-e6f7-4a59-8bac-2bed1e94bccb" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE2%EF%BC%9A%E8%AF%84%E4%BC%B0%E6%A8%A1%E5%9E%8B%E7%94%B5%E6%BA%90%E7%94%B5%E8%B7%AF.gif" />
噪声状况的调查

对初始噪声状况进行确认以及区分产生了什么噪声。

以以下3种模式进行噪声测量。 
・传导噪声（150kHz-108MHz） 
・放射噪声（150kHz-30MHz） 
・放射噪声（30MHz-300MHz）

<ul>
<li>未实施对策时的噪声状况的确认</li>
</ul>
<img alt="未实施对策时的噪声状况的确认" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="16cf3a4d-d8e4-47f2-966c-9be8a212e54c" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE3%EF%BC%9A%E6%9C%AA%E5%AE%9E%E6%96%BD%E5%AF%B9%E7%AD%96%E6%97%B6%E7%9A%84%E5%99%AA%E5%A3%B0%E7%8A%B6%E5%86%B5%E7%9A%84%E7%A1%AE%E8%AE%A4.gif" />
<ul>
<li>问题噪声的传导模式调查①——传导噪声</li>
</ul>

调查传导噪声中的问题源是共模传导模式还是差模传导模式。
<img alt="传导噪声" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="84bb94ff-f150-4d40-bf1d-1a108c3beb03" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE4%EF%BC%9A%E4%BC%A0%E5%AF%BC%E5%99%AA%E5%A3%B0.gif" />
<ul>
<li>问题噪声的传导模式调查②——放射噪声（150kHz-30MHz） </li>
</ul>

对于放射噪声，也调查问题源是共模传导模式还是差模传导模式。(150kHz-30MHz带域）
<img alt="放射噪声" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="95377211-f5e1-41bd-b23f-6fe19faa1c46" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE5%EF%BC%9A%E6%94%BE%E5%B0%84%E5%99%AA%E5%A3%B0.gif" />
<ul>
<li>问题噪声的传导模式调查③——放射噪声（30MHz-300MHz） </li>
</ul>

调查放射噪声的问题源是共模传导模式还是差模传导模式。(30MHz-300MHz带域）
<img alt="放射噪声" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="03a68606-641e-46c9-becb-e004ae67b5d9" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE6%EF%BC%9A%E6%94%BE%E5%B0%84%E5%99%AA%E5%A3%B0.gif" />
静噪对策的实施

决定对策方法，确认3种类型的噪声分别降低了多少。

静噪对策的方针

根据调查结果实施以下对策。

<ul>
<li>传导噪声的对策</li>
</ul>

实施差模静噪对策为主的对策

→ 电源连接器附近插入LPF･･･所有频率范围内的静噪对策

【例】电感器：LQH5BPZ4R7NT0＋电容器：GCM188R71E105KA49

<ul>
<li>放射噪声对策</li>
</ul>

作为降压型DCDC转换器的静噪对策，以下方法很有效。 
→ 电路基板上安装磁屏蔽･･･～20MHz的静噪对策

→ 电源转换器附近插入CMCC（共模扼流线圈）。 
    ･･･20MHz以上的共模噪声对策 
【例】 PLT5BPH5013R1SN

→ 电源连接器附近插入LPF ･･･220MHz以上的差模噪声对策

※ 可共用传导噪声对策
<img alt="可共用传导噪声对策" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="f524532b-42d7-4e48-845c-43fcd74958ea" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE7%EF%BC%9A%E5%8F%AF%E5%85%B1%E7%94%A8%E4%BC%A0%E5%AF%BC%E5%99%AA%E5%A3%B0%E5%AF%B9%E7%AD%96.gif" />
静噪对策效果①传导噪声
<img alt="传导噪声" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="411896a2-03d6-47d7-b85a-cf88332ee420" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE8%EF%BC%9A%E9%9D%99%E5%99%AA%E5%AF%B9%E7%AD%96%E5%86%85%E5%AE%B9.gif" />
静噪效果② 放射噪声(150kHz-30MHz）
<img alt="放射噪声" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="0b0f9961-5754-42f6-bf51-53099dd14c05" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE9%EF%BC%9A%E9%9D%99%E5%99%AA%E5%AF%B9%E7%AD%96%E5%86%85%E5%AE%B9.gif" />
 静噪效果③ 放射噪声(30Mz-300MHz）
<img alt="放射噪声" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="81c29922-b4a2-4fa3-ad68-b75f03d48633" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE10%EF%BC%9A%E9%9D%99%E5%99%AA%E5%AF%B9%E7%AD%96%E5%86%85%E5%AE%B9.gif" />
总结静噪对策内容和效果

作为降压型DCDC转换器的静噪对策，以下方法很有效。

<ul>
<li>传导噪声的对策</li>
</ul>

→ (1) 电源连接器附近插入LPF･･･所有频率范围的静噪对策

【例】 LQH5BPZ4R7NT0＋GCM188R71E105KA49

→ (2) 电源连接器附近插入CMCC･･･10MHz～的静噪对策

【例】 PLT5BPH5013R1SN

<ul>
<li>放射噪声的对策</li>
</ul>

→ (3) 电路基板上安装磁屏蔽･･･～20MHz的静噪对策

→ (4) 电源连接器附近插入CMCC･･･20MHz～的静噪对策

→ (5) 电源连接器附近插入LPF･･･20MHz～的静噪对策

※ (4)(5) 对策可与(1)(2)对策共用
<img alt="放射噪声的对策" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="3f67abdc-f7b7-42ae-9565-72278d897ff3" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE11%EF%BC%9A%E7%94%B5%E8%B7%AF%E5%9F%BA%E6%9D%BF.gif" />
通过以上对策，完成了DC-DC转换器的静噪对策。

本次使用的静噪对策元件

<table border="1">
<tbody>
<tr>
<td>分类</td>
<td> 系列名称</td>
<td> </td>
</tr>
<tr>
<td>片状电感器</td>
<td><a href="http://psearch.cn.murata.com/inductor/result/?status=all&pid=LQH5BP…; target="_blank">LQH5BPZ系列</a></td>
<td> <img alt="" src="https://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/techdoc/a…; /></td>
</tr>
<tr>
<td>共模扼流线圈</td>
<td><a href="https://www.murata.com/search/productsearch?cate=luNoiseSupprFilteChipC…; target="_blank">PLT5BPH系列</a>  ※1</td>
<td> <img alt="" src="https://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/techdoc/a…; /></td>
</tr>
<tr>
<td>多层陶瓷电容器</td>
<td><a href="http://psearch.cn.murata.com/capacitor/result/smd/?status=all&pid=G…; target="_blank">GCM18系列</a></td>
<td> <img alt="" src="https://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/techdoc/a…; /></td>
</tr>
</tbody>
</table>

※1：需要比1更有效果的静噪对策时可考虑使用PLT10HH系列等其他共模扼流线圈。关于汽车的电源用共模扼流线圈，请参照以下选择表。

关于汽车级电源线用共模扼流线圈选择表请打开<a href="https://www.murata.com/~/media/webrenewal/products/emc/emifil/cmcc/pdf/…文档</a>