共模扼流線圈的電源線靜噪對策

2017/3/24
基础

分类: 噪声对策PLAZA

1. 要旨

一般來說電子設備由多個半導體和機能塊構成,需要給各個部分提供符合各自規定電壓的電源。需要的電壓多不相同,要通過DC-DC轉換器(轉換成電子元件工作需要的電源電壓的電路)變換成需要的電壓。
此時多會採用在尺寸和電氣性能方面使用開關的DCDC轉換器。另一方面,需要注意開關產生的噪聲,不滿足噪聲規格時,必須採取某種靜噪對策。
本篇文章介紹使用共模扼流線圈的電源靜噪對策事例。


2. 電源線的靜噪對策事例

我們準備了非絕緣•降壓型(5V⇒1.8V, Pout=27W)和開關頻率500kHz的一般用DCDC轉換器作為靜噪對策的對像。
在此以符合一般設備用規格CISPR22 class B(一般家庭以及輕工業環境下被使用的設備)為目標。分辨噪聲模式的主體是差模噪聲還是共模噪聲後,再實施有效的靜噪對策。
關於噪聲模式說明,請參照以下鏈接。
 「噪聲對策的基礎 【第6講】 片狀共模扼流線圈


① 傳導噪聲(150kHz~30MHz)

使用人工電源網絡(AMN),測量了線與地面間的共模電壓(傳導噪聲)。測量初始狀態的傳導噪聲後,發現開關頻率500kHz的倍增(頻率轉換成n倍)頻率產生噪聲頻譜,超過規格。(圖1)


圖1.初始傳導噪聲級

圖1.初始傳導噪聲級


實施靜噪對策前,利用△形 LISN(line impedance stabilization network)進行模式分離,分辨噪聲模式的主體是差模噪聲還是共模噪聲。如圖2所示,可知本次噪聲的主體是差模噪聲。


圖2.噪聲模式分離

圖2.噪聲模式分離


因此使用差模靜噪對策中效果極好的方塊型EMIFILBNX029-01時,噪聲級被大幅降低。(圖3)


圖3. 方塊型EMIFILⓇ的靜噪效果

圖3. 方塊型EMIFIL的靜噪效果


② 輻射噪聲(30MHz~6GHz)

在上述對策的狀態下,用10m法測量放射到空間的電場強度,進行輻射噪聲評估時,
發現產生了遠遠超過CISPR22 class B噪聲允許值的輻射噪聲。(圖4)由輻射路徑的調查結果得知,DCDC轉換器的輸入電源電線成為天線,在空間裡輻射噪聲。


圖4.初始輻射噪聲級

圖4.初始輻射噪聲級


BNX029-01在100kHz~1GHz的廣泛頻帶內都有能夠去除差模噪聲的效果,所以可推測殘留噪聲是共模噪聲。
共模靜噪對策是插入共模扼流線圈PLT10HH9016R0PN時,輻射噪聲級大幅提高,可滿足CISPR22 class B噪聲允許值。由此可知輻射噪聲的主體是共模噪聲。(圖5)


圖5.共模扼流線圈的靜噪效果

圖5.共模扼流線圈的靜噪效果



3. 電源線用共模扼流線圈產品陣容

株式會社 村田製作所擁有各種的元件尺寸•豐富特性的產品,客戶可挑選符合客戶用途的合適元件。(表1)

表1.共模扼流線圈產品陣容
品 名
尺 寸
共模阻抗
額定電流 *1
額定電壓
DLW44SN***SK2
- (English version)

DLW44SN***SK2
4.0x4.0mm
T=1.5mm max.
100~2400Ω @100MHz 3.1~1.1A 60Vdc
DLW5BTM***TQ2
- (English version)

DLW5BTM***TQ2
5.0x5.0mm
T=2.5mm max.
100~1400Ω @100MHz 6~2A 50Vdc
PLT5BPH******SN
- (English version)

PLT5BPH******SN
5.0x5.0mm
T=5.0mm max.
100~500Ω @100MHz 5.6~3.1A 80Vdc
PLT10HH******PN
- (English version)

PLT10HH******PN
12.9x6.6mm
T=9.3mm max.
 45~100Ω @10MHz 18~15A 300Vdc
400~1000Ω @10MHz 10~6A 100Vdc

*1 額定電流有設定降額,請查看各商品的詳細規格。

*2 由於品種不同,使用溫度範圍會有所差異,因此請查看各商品的詳細規格。


查找應用

電源線用 < 一般級用 >- (English version)
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4. 結語

談及靜噪對策,分辨噪聲模式是共模還是差模再進行對策是非常有效的,村田製作所擁有各個尺寸的高額定電流•高插入損耗的電源線用共模扼流線圈,可選擇適合於使用電源電路的靜噪元件。


株式會社 村田製作所
EMI事業部 商品技術部 商品技術3科
田中忠