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直流電源線噪音抑制方法

分類:電感資訊 發(fā)布時間:2023-11-06 瀏覽量:676

  便攜式電子產(chǎn)品隨處可見,如數(shù)碼相機,數(shù)字視頻設(shè)備和音頻播放器,隨之產(chǎn)生的是此設(shè)備PCB上各種噪聲的抑制問題。特別是當交流(AC)適配器代替電池給這些設(shè)備供電的時候,噪聲的抑制就顯得很有必要,因為適配器不僅會輻射噪音,同時外界的噪音也會從適配器的導(dǎo)線上耦合進來。

  DC電源線上的輻射噪音

  許多家用的電子設(shè)備,包括便攜式設(shè)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(shè)備之間的連接是通過一根DC導(dǎo)線。同樣的,其作用類似于一根天線,它同其它的外界噪聲源一樣,發(fā)射噪聲就來自這根導(dǎo)線。因此,此電源線的噪聲免疫性測試就顯得十分必要。

  通常當對設(shè)備的噪聲采用措施進行抑制之后,其免疫性會得到改善,因此研究噪聲的產(chǎn)生是十分重要的。比如從DC/DC轉(zhuǎn)換器電源電路模塊可以產(chǎn)生噪聲,從內(nèi)部數(shù)字處理電路模塊也可以產(chǎn)生噪聲。

  在便攜式設(shè)備中,DC/DC模塊和DC/DC轉(zhuǎn)換器IC是電源電路不可缺少的部分。DC/DC轉(zhuǎn)換器所需電源是通過開關(guān)模塊控制產(chǎn)生的,從而這種開關(guān)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(dǎo)線發(fā)射出去。

  同時,隨著便攜式設(shè)備功能的增加,所需半導(dǎo)體IC的種類也隨之增多,比如像具有更高處理性能和大內(nèi)存的微處理器。同時隨著處理量的增加和數(shù)據(jù)處理速度的提高,電路要求有更高速率的IC處理芯片。當IC在工作時,頻率范圍從幾千到幾百兆的寬頻噪聲就隨之產(chǎn)生,并通過AC適配器的導(dǎo)線發(fā)射出去。

  一般來說,便攜式電子設(shè)備內(nèi)部的噪聲是通過DC電源線以共模的方式輸出的。在AC適配器導(dǎo)線上,其噪音可以用共模濾波器進行有效抑制。

  在許多情況下,帶有AC適配器的便攜式設(shè)備所產(chǎn)生的共模噪聲,一般是通過線上加一個鐵氧體的磁環(huán)來抑制。盡管這是一個有效的噪聲抑制方法,但是它也存在許多不足,比如,加上磁環(huán)后導(dǎo)線會變得沉重和龐大,且外觀不雅。如果改用一個小尺寸的片式共模濾波器用于此類導(dǎo)線的共模噪聲的抑制,將會使產(chǎn)品更加小巧輕便。

  為了評估DC電源線上的EMI靜噪濾波器的噪聲抑制效果,我們做了一個便攜式設(shè)備的評估電路板。它通過AC適配器取得DC電源,同時配備了一個類似于電源功能模塊的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路,并安置了一個類似于內(nèi)部數(shù)字處理電路的時鐘電路。

  我們做一個評估電路,在DC電源模塊上安裝一個BCDM5020片式共模濾波器,用作DC電源線的EMI靜噪濾波,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,此噪聲代表了從桌上輻射來的噪聲。

  根據(jù)評估結(jié)果的測試數(shù)據(jù),噪聲的發(fā)射范圍從幾十MHz到800MHz都有。因此可以推斷噪聲是從DC/DC轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部數(shù)字處理電路傳向AC適配器,通過電源線發(fā)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(huán)。2.在DC輸出模塊上加裝一個BCDM5020片式共模濾波器。之前我們發(fā)現(xiàn)不同的鐵氧體磁芯的尺寸會產(chǎn)生不同的共模阻抗。對于此次比較測試,我們采用了一個標準尺寸的磁環(huán)(直徑為20mm,長度大約為40mm)和一個BCDM5020片式共模濾波器(100MHz時的阻抗值為1400W)。結(jié)果表明片式共模扼流圈的靜噪效果比較好。當然,使用更大尺寸的磁環(huán)或增加電源在磁環(huán)上繞線數(shù)也會得到一個比較高的阻抗值,然而,這樣會帶來不足,導(dǎo)線的重量會增加,同時外觀也顯得凌亂。綜上所述,我們推薦BCDM5020片式共模濾波器取代笨重的磁環(huán)。