EMI静噪滤波器(EMC・噪声对策)USB Power Delivery供电设备的噪声对策-1

1USB Power Delivery的普及

USB Power Delivery是一种供电标准,可以通过USB提供比以前更大、最大达到100W的电源功率。
USB Power Delivery可以通过USB连接来为以前无法支持的PC和显示器等设备供电。
另一个特征是可以瞬时切换供电侧和充电侧,从而可以在不产生不必要的热量的情况下充电。
随着USB Power Delivery的普及,出现了许多大功率USB充电器。
除了PC和显示器外,其他通过USB Power Delivery电源供电的设备也在增加,预计将来会进一步普及。

2USB Power Delivery供电设备产生的噪音

USB充电器有内置的DC-DC转换器,因此可以根据供电对象设备来改变电压。
由于支持USB Power Delivery的大功率充电器具有较大的供电电流值,因此DC-DC转换器的开关噪声往往比以前的USB充电器更大。
该噪声是从连接充电器和供电对象设备的电缆发出的,有可能会干扰设备的工作和通信。

3USB Power Delivery供电设备的噪声问题

我们使用USB Power Delivery测试基板对供电时的辐射噪声进行了调查。
将测试基板屏蔽并测量来自电缆的辐射噪声后,发现在500MHz或更低的频率下会产生宽带噪声,如下图所示。
在100到300MHz的范围内确认到特别强的辐射噪声,并且在该范围内相对于不必要辐射标准值的裕量也更小。

测量来自USB Power Delivery的辐射噪声

4噪声的发生源和路径

・噪音的发生源

为了调查从电缆辐射出的噪声的发生源,我们使用了噪声可视化工具。
已确认到供电侧的电源线(DC-DC转换器及功率电感器)周边的噪声电平较高。

确认USB Power Delivery测试板(供电侧)上的噪声分布

不供电时
供电时

对传导至测试基板的USB Type-C接头引脚的噪声进行测量,从测量结果可以确认,电源线和GND线的噪声电平在100至300MHz的范围内较高。

测量传导至USB Type-C接头引脚的噪声

・噪声路径

DC-DC转换器产生的噪声会传导至电缆并进行辐射,如下图所示。

  1. 在供电侧的DC-DC转换器中产生开关噪声
  2. 噪声通过电源线和GND线从USB接头泄漏到电缆
  3. 从电缆的电源线辐射出来