直流電源線噪聲抑製方法比較分析
發布時間:2010-01-04 來源:52RD
中心議題:
DC電源線上的輻射噪聲
許多家用的電子設備,包括便攜式設備,基本上都是通過AC適配器來供電的。AC適配器與便攜式電子設備之間的連接是通過一根DC導線(如圖1所示)。同(tong)樣(yang)地(di),其(qi)作(zuo)用(yong)類(lei)似(si)於(yu)一(yi)根(gen)天(tian)線(xian),它(ta)同(tong)其(qi)它(ta)的(de)外(wai)界(jie)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)一(yi)樣(yang),發(fa)射(she)噪(zao)聲(sheng)就(jiu)來(lai)自(zi)這(zhe)根(gen)導(dao)線(xian)。因(yin)此(ci),此(ci)電(dian)源(yuan)線(xian)的(de)噪(zao)聲(sheng)免(mian)疫(yi)性(xing)測(ce)試(shi)就(jiu)顯(xian)得(de)十(shi)分(fen)必(bi)要(yao)。
通常當對設備的噪聲采用措施進行抑製之後,其免疫性會得到改善,因此研究噪聲的產生是十分重要的。比如,從DC/DC轉換器電源電路模塊可以產生噪聲,從內部數字處理電路模塊也可以產生噪聲。
在便攜式設備中,DC/DC模塊和DC/DC轉換器IC是電源電路不可缺少的部分。DC/DC轉換器所需電源是通過開關模塊控製產生的,從而這種開關單元就變成了一種噪聲源,這種噪聲可以泄漏至直流電源線,且通過AC適配器導線發射出去。
同時,隨著便攜式設備功能的增多,所需半導體IC的de種zhong類lei也ye隨sui之zhi增zeng多duo,比bi如ru像xiang具ju有you更geng高gao處chu理li性xing能neng和he大da內nei存cun的de微wei處chu理li器qi。同tong時shi,隨sui著zhe處chu理li量liang的de增zeng加jia和he數shu據ju處chu理li速su度du的de提ti高gao,電dian路lu要yao求qiu有you更geng高gao速su率lv的deIC處理芯片。當IC在動作時,頻率範圍從幾千到幾百兆的寬頻噪聲就隨之產生,並通過AC適配器的導線發射出去。

圖1:便攜式電子設備的噪聲環境。
噪聲的抑製
一般說來,便攜式電子設備內部的噪聲是通過DC電源線以共模的方式輸出的,像在AC適配器導線上,其噪聲可以用共模噪聲濾波器進行有效抑製。
在許多情況下,帶有AC適配器的便攜式設備所產生的共模噪聲,一般是通過在線上加一個鐵氧體磁環來抑製(圖2)。jinguanzheshiyigeyouxiaodezaoshengyizhifangshi,danshitayecunzaixuduobuzu,biru,jiashangcihuanzhihoudaoxianhuibiandechenzhonghepangda,qiewaiguanbuya。ruguogaiyongyigexiaochicundepianshigongmoeliuquanyongyucileidaoxiandegongmozaoshengdeyizhi,shigebucuodexuanze,zhidezhongdiantuijian。

圖2:數碼相機中的磁環。
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效果評估
為了評估DC電源線上的EMI靜噪濾波器的噪聲抑製效果,我們做了一個模擬便攜式設備的評估電路板(如圖3所示)。它是通過AC適配器取得DC電源,同時配備了一個類似於電源功能塊的DC/DC轉換器電路,並安置了一個類似於內部數字處理電路的時鍾動作電路。

圖3:評估電路。
圖4顯示的是一個評估電路,它在DC電源模塊上安裝了一個片式共模扼流圈,用作DC電源線的EMI靜噪濾波器,AC適配器被掛在一個放有評估電路板的測試桌上。這樣就可以測試垂直模式的噪聲,此噪聲代表了從桌子上輻射來的噪聲。

圖4:評估方式。
根據評估結果的測試數據,噪聲的發射範圍從幾十MHz到800MHz都有。因此,可以推斷噪聲是從DC/DC轉換器和內部數字處理電路傳向AC適配器,通過電源線發射出來的。
因此,我們做了兩個不同模式下的噪聲比較:1.在AC適配器電源線加裝一個鐵氧體磁環;2.在DC輸(shu)出(chu)模(mo)塊(kuai)上(shang)加(jia)裝(zhuang)一(yi)個(ge)片(pian)式(shi)共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)。之(zhi)前(qian)我(wo)們(men)發(fa)現(xian)不(bu)同(tong)的(de)鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)芯(xin)的(de)尺(chi)寸(cun)會(hui)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)共(gong)模(mo)阻(zu)抗(kang)。對(dui)於(yu)此(ci)次(ci)比(bi)較(jiao)測(ce)試(shi),我(wo)們(men)采(cai)用(yong)了(le)一(yi)個(ge)標(biao)準(zhun)尺(chi)寸(cun)的(de)磁(ci)環(huan)(直徑大約為20mm,長度大約為40mm)和一個片式共模扼流圈(100MHz時的阻抗值為1,400Ω)。jieguobiaomingpianshigongmoeliuquanjingzaoxiaoguobijiaohao。dangran,shiyonggengdachicundecihuanhuozengjiadianyuanzaicihuanshangraoxianshuyehuidedaoyigejiaogaodezukangzhi,raner,zheyanghuidailaibuzu,daoxiandezhonglianghuizengjia,tongshiwaiguanyexiandelingluan。zongshangsuoshu,womentuijianyongpianshigongmoeliuquanqudaibenzhongdecihuan。
村田開發了DLW5BT係列片式共模扼流圈,綜合了小尺寸、低厚度和大阻抗值的特點,因而適合便攜式設備和小的DC/DC轉換模塊的DC電源線上噪聲抑製應用。此類產品已成功地應用於一些便攜式的電子設備上。
本文是關於便攜式電子設備DC電源線使用片式模扼流圈的一些討論,當然此EMI濾波器同樣適用於其它的DC電源類的電子設備和DC/DC轉換器或電池充電器。
另外,村田BNX方塊形係列EMI濾波器配置有電容器、磁珠、穿心電容器,非常適合更強勁的電源線濾波。盡管這些產品短小輕薄,但是它具有強的靜噪效果(35dB或更高,從1MHz到1GHz)。此類產品對共模噪聲有良好的抑製作用,同樣對正常模式的噪聲也有抑製作用。其10A的額定電流適合便攜式設備、測試設備、工業電子產品和平板電視等。
- DC電源線上的輻射噪聲
- 輻射噪聲的抑製
- 安裝片式共模扼流圈作DC電源線的EMI靜噪濾波器
- 加鐵氧體磁環來抑製共模噪聲
DC電源線上的輻射噪聲
許多家用的電子設備,包括便攜式設備,基本上都是通過AC適配器來供電的。AC適配器與便攜式電子設備之間的連接是通過一根DC導線(如圖1所示)。同(tong)樣(yang)地(di),其(qi)作(zuo)用(yong)類(lei)似(si)於(yu)一(yi)根(gen)天(tian)線(xian),它(ta)同(tong)其(qi)它(ta)的(de)外(wai)界(jie)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)一(yi)樣(yang),發(fa)射(she)噪(zao)聲(sheng)就(jiu)來(lai)自(zi)這(zhe)根(gen)導(dao)線(xian)。因(yin)此(ci),此(ci)電(dian)源(yuan)線(xian)的(de)噪(zao)聲(sheng)免(mian)疫(yi)性(xing)測(ce)試(shi)就(jiu)顯(xian)得(de)十(shi)分(fen)必(bi)要(yao)。
通常當對設備的噪聲采用措施進行抑製之後,其免疫性會得到改善,因此研究噪聲的產生是十分重要的。比如,從DC/DC轉換器電源電路模塊可以產生噪聲,從內部數字處理電路模塊也可以產生噪聲。
在便攜式設備中,DC/DC模塊和DC/DC轉換器IC是電源電路不可缺少的部分。DC/DC轉換器所需電源是通過開關模塊控製產生的,從而這種開關單元就變成了一種噪聲源,這種噪聲可以泄漏至直流電源線,且通過AC適配器導線發射出去。
同時,隨著便攜式設備功能的增多,所需半導體IC的de種zhong類lei也ye隨sui之zhi增zeng多duo,比bi如ru像xiang具ju有you更geng高gao處chu理li性xing能neng和he大da內nei存cun的de微wei處chu理li器qi。同tong時shi,隨sui著zhe處chu理li量liang的de增zeng加jia和he數shu據ju處chu理li速su度du的de提ti高gao,電dian路lu要yao求qiu有you更geng高gao速su率lv的deIC處理芯片。當IC在動作時,頻率範圍從幾千到幾百兆的寬頻噪聲就隨之產生,並通過AC適配器的導線發射出去。

圖1:便攜式電子設備的噪聲環境。
噪聲的抑製
一般說來,便攜式電子設備內部的噪聲是通過DC電源線以共模的方式輸出的,像在AC適配器導線上,其噪聲可以用共模噪聲濾波器進行有效抑製。
在許多情況下,帶有AC適配器的便攜式設備所產生的共模噪聲,一般是通過在線上加一個鐵氧體磁環來抑製(圖2)。jinguanzheshiyigeyouxiaodezaoshengyizhifangshi,danshitayecunzaixuduobuzu,biru,jiashangcihuanzhihoudaoxianhuibiandechenzhonghepangda,qiewaiguanbuya。ruguogaiyongyigexiaochicundepianshigongmoeliuquanyongyucileidaoxiandegongmozaoshengdeyizhi,shigebucuodexuanze,zhidezhongdiantuijian。

圖2:數碼相機中的磁環。
[page]
效果評估
為了評估DC電源線上的EMI靜噪濾波器的噪聲抑製效果,我們做了一個模擬便攜式設備的評估電路板(如圖3所示)。它是通過AC適配器取得DC電源,同時配備了一個類似於電源功能塊的DC/DC轉換器電路,並安置了一個類似於內部數字處理電路的時鍾動作電路。

圖3:評估電路。
圖4顯示的是一個評估電路,它在DC電源模塊上安裝了一個片式共模扼流圈,用作DC電源線的EMI靜噪濾波器,AC適配器被掛在一個放有評估電路板的測試桌上。這樣就可以測試垂直模式的噪聲,此噪聲代表了從桌子上輻射來的噪聲。

圖4:評估方式。
根據評估結果的測試數據,噪聲的發射範圍從幾十MHz到800MHz都有。因此,可以推斷噪聲是從DC/DC轉換器和內部數字處理電路傳向AC適配器,通過電源線發射出來的。
因此,我們做了兩個不同模式下的噪聲比較:1.在AC適配器電源線加裝一個鐵氧體磁環;2.在DC輸(shu)出(chu)模(mo)塊(kuai)上(shang)加(jia)裝(zhuang)一(yi)個(ge)片(pian)式(shi)共(gong)模(mo)扼(e)流(liu)圈(quan)。之(zhi)前(qian)我(wo)們(men)發(fa)現(xian)不(bu)同(tong)的(de)鐵(tie)氧(yang)體(ti)磁(ci)芯(xin)的(de)尺(chi)寸(cun)會(hui)產(chan)生(sheng)不(bu)同(tong)的(de)共(gong)模(mo)阻(zu)抗(kang)。對(dui)於(yu)此(ci)次(ci)比(bi)較(jiao)測(ce)試(shi),我(wo)們(men)采(cai)用(yong)了(le)一(yi)個(ge)標(biao)準(zhun)尺(chi)寸(cun)的(de)磁(ci)環(huan)(直徑大約為20mm,長度大約為40mm)和一個片式共模扼流圈(100MHz時的阻抗值為1,400Ω)。jieguobiaomingpianshigongmoeliuquanjingzaoxiaoguobijiaohao。dangran,shiyonggengdachicundecihuanhuozengjiadianyuanzaicihuanshangraoxianshuyehuidedaoyigejiaogaodezukangzhi,raner,zheyanghuidailaibuzu,daoxiandezhonglianghuizengjia,tongshiwaiguanyexiandelingluan。zongshangsuoshu,womentuijianyongpianshigongmoeliuquanqudaibenzhongdecihuan。
村田開發了DLW5BT係列片式共模扼流圈,綜合了小尺寸、低厚度和大阻抗值的特點,因而適合便攜式設備和小的DC/DC轉換模塊的DC電源線上噪聲抑製應用。此類產品已成功地應用於一些便攜式的電子設備上。
本文是關於便攜式電子設備DC電源線使用片式模扼流圈的一些討論,當然此EMI濾波器同樣適用於其它的DC電源類的電子設備和DC/DC轉換器或電池充電器。
另外,村田BNX方塊形係列EMI濾波器配置有電容器、磁珠、穿心電容器,非常適合更強勁的電源線濾波。盡管這些產品短小輕薄,但是它具有強的靜噪效果(35dB或更高,從1MHz到1GHz)。此類產品對共模噪聲有良好的抑製作用,同樣對正常模式的噪聲也有抑製作用。其10A的額定電流適合便攜式設備、測試設備、工業電子產品和平板電視等。
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