共模扼流线圈的电源线静噪对策

2017/3/24
基础

分类: 噪声对策PLAZA

1. 要旨

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。


2. 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



3. 电源线用共模扼流线圈产品阵容

株式会社 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
品 名
尺寸
共模阻抗
额定电流 *1
额定电压
DLW44SN***SK2
DLW44SN***SK2
4.0x4.0mm
T=1.5mm max.
100~2400Ω @100MHz 3.1~1.1A 60Vdc
DLW5BTM***TQ2
DLW5BTM***TQ2
5.0x5.0mm
T=2.5mm max.
100~1400Ω @100MHz 6~2A 50Vdc
PLT5BPH******SN
PLT5BPH******SN
5.0x5.0mm
T=5.0mm max.
100~500Ω @100MHz 5.6~3.1A 80Vdc
PLT10HH******PN
PLT10HH******PN
12.9x6.6mm
T=9.3mm max.
 45~100Ω @10MHz 18~15A 300Vdc
400~1000Ω @10MHz 10~6A 100Vdc

*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>
用于电源线路 < 汽车专用 >


4. 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。


株式会社 村田制作所
EMI事业部 商品技术部 商品技术3科
田中忠