【導讀】本期推文針對DC-DC轉換器輸入側產(chǎn)生的噪聲，介紹了使用3端子濾波器 (電源線用貫通濾波器) 的噪聲對策實例。3端子濾波器具有低ESL特性，在噪聲對策中可發(fā)揮優(yōu)異的噪聲抑制效果。
近年來隨著開關頻率的高頻化發(fā)展，DC-DC轉換器的開關速度日益高速化，基板和IC內(nèi)部的布線所具有的電感和寄生電容由于輸入電流的急劇變化會產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生高頻噪聲。這種高頻噪聲會傳導至外部電路，導致裝置異常動作。
本期推文針對DC-DC轉換器輸入側產(chǎn)生的噪聲，介紹了使用3端子濾波器 (電源線用貫通濾波器) 的噪聲對策實例。3端子濾波器具有低ESL特性，在噪聲對策中可發(fā)揮優(yōu)異的噪聲抑制效果。
DC-DC轉換器的輸入線由于開關時由基本頻率構成的N次諧波和開關噪聲引起的輸入電壓變動而產(chǎn)生較大的噪聲,此噪聲有共模和正常 (差分) 模式兩種，需要根據(jù)噪聲模式選擇適當?shù)牟考?/p>
如圖1所示，在正常模式噪聲對策中，作為設計初期階段最好采用可配置由電容器和電感器組成的C+L+C的π型濾波器的模式配置。此外，在共模噪聲對策中，共模濾波器 (CMF) 很有效。
圖1：濾波器配置示例
傳導噪聲有正常 (差分) 模式噪聲和共模噪聲兩種，正常模式噪聲發(fā)生在電路線之間并逆相流動，共模噪聲發(fā)生在電路線和GND之間并同相流動。采取噪聲對策時，需要確認是在哪個模式下發(fā)生的，并使用適當?shù)膶Σ卟考?。針對正常模式噪聲使用電感器和電容器，共模噪聲則使用共模濾波器。
圖2：傳導噪聲的傳導方式：正常模式
圖3：傳導噪聲的傳導方式：共模
DC-DC轉換器的開關頻率變得高頻化時，F(xiàn)M頻帶的噪聲電平會隨之變大。通常，π型濾波器的電容器使用2端子電容器，但通過搭載具有低ESL特性的3端子貫通濾波器，可以進一步抑制噪聲。本次則關于以下評估內(nèi)容，對3種配置的π型濾波器進行比較驗證：
● 對于傳導噪聲電壓法，分為正常模式和共模，對濾波效果進行比較驗證。
● 對于傳導噪聲電壓法，3種配置均作為共模對策，在搭載了本公司共模濾波器的狀態(tài)下進行測定。
*通過模擬器進行傳輸特性 (S21) 分析
圖4：π型濾波器的傳遞特性 (S21)
■ 測量位置：3m消聲室
■ 頻率：150kHz-108MHz
圖5：傳導噪聲電壓法
從各濾波器配置的噪聲抑制效果驗證結果來看，可知3端子濾波器 (貫通濾波器) 在高頻區(qū)域的衰減效果很強。
圖6：評估結果1) 包含π型濾波器的輸入線的傳遞特性 (S21)
一般情況下，噪聲等級在正常模式下高于共模。在正常模式對策中，搭載了3端子貫通濾波器的π型濾波器對于包含F(xiàn)M頻帶在內(nèi)的廣泛頻帶的噪聲抑制非常有效。
DC-DC轉換器由于開關高速化，通常會在輸入線上產(chǎn)生較大的高頻噪聲，因此很有必要采取高頻噪聲對策，特別是包含F(xiàn)M頻帶在內(nèi)的對策。這種情況下，在采取噪聲對策時，區(qū)分正常模式和共模是很重要的，需要根據(jù)噪聲模式選擇適當?shù)牟考?。一般來說，DC-DC轉換器輸入線產(chǎn)生的噪聲在正常模式下會高于共模，因此，我們建議配置在正常模式下比較有效的π型濾波器。此外，π型濾波器中使用的電容器采用了3端子貫通濾波器，還將進一步提高對高頻噪聲的抑制效果。
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