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ICdezhongleiyesuizhizengduo,biruxiangjuyougenggaochulixingnenghedaneicundeweichuliqi。tongshi,suizhechuliliangdezengjiaheshujuchulisududetigao,dianluyaoqiuyougenggaosulvdeIC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)。盡jin管guan這zhe是shi一yi個ge有you效xiao的de噪zao聲sheng抑yi製zhi方fang式shi,但dan是shi它ta也ye存cun在zai許xu多duo不bu足zu,比bi如ru,加jia上shang磁ci環huan之zhi後hou導dao線xian會hui變bian得de沉chen重zhong和he龐pang大da,且qie外wai觀guan不bu雅ya。如ru果guo改gai用yong一yi個ge小xiao尺chi寸cun的de片pian式shi共gong模mo扼e流liu圈quan用yong於yu此ci類lei導dao線xian的de共gong模mo噪zao聲sheng的de抑yi製zhi,是shi個ge不bu錯cuo的de選xuan擇ze,值zhi得de重zhong點dian推tui薦jian。

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ICdezhongleiyesuizhizengduo,biruxiangjuyougenggaochulixingnenghedaneicundeweichuliqi。tongshi,suizhechuliliangdezengjiaheshujuchulisududetigao,dianluyaoqiuyougenggaosulvdeIC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)。盡jin管guan這zhe是shi一yi個ge有you效xiao的de噪zao聲sheng抑yi製zhi方fang式shi,但dan是shi它ta也ye存cun在zai許xu多duo不bu足zu,比bi如ru,加jia上shang磁ci環huan之zhi後hou導dao線xian會hui變bian得de沉chen重zhong和he龐pang大da,且qie外wai觀guan不bu雅ya。如ru果guo改gai用yong一yi個ge小xiao尺chi寸cun的de片pian式shi共gong模mo扼e流liu圈quan用yong於yu此ci類lei導dao線xian的de共gong模mo噪zao聲sheng的de抑yi製zhi,是shi個ge不bu錯cuo的de選xuan擇ze,值zhi得de重zhong點dian推tui薦jian。

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。
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