直流電源線噪音抑制方法
分類：電感資訊 發(fā)布時(shí)間：2023-11-06 瀏覽量：764
便攜式電子產(chǎn)品隨處可見(jiàn)，如數(shù)碼相機(jī)，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(wèn)題。特別是當(dāng)交流（AC）適配器代替電池給這些設(shè)備供電的時(shí)候，噪聲的抑制就顯得很有必要，因?yàn)檫m配器不僅會(huì)輻射噪音，同時(shí)外界的噪音也會(huì)從適配器的導(dǎo)線上耦合進(jìn)來(lái)。
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(guò)AC適配器來(lái)供電的。AC適配器與便攜式電子設(shè)備之間的連接是通過(guò)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(lái)自這根導(dǎo)線。因此，此電源線的噪聲免疫性測(cè)試就顯得十分必要。
通常當(dāng)對(duì)設(shè)備的噪聲采用措施進(jìn)行抑制之后，其免疫性會(huì)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(guò)開(kāi)關(guān)模塊控制產(chǎn)生的，從而這種開(kāi)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(guò)AC適配器導(dǎo)線發(fā)射出去。
同時(shí)，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(shí)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(dāng)IC在工作時(shí)，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(guò)AC適配器的導(dǎo)線發(fā)射出去。
一般來(lái)說(shuō)，便攜式電子設(shè)備內(nèi)部的噪聲是通過(guò)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(jìn)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(guò)線上加一個(gè)鐵氧體的磁環(huán)來(lái)抑制。盡管這是一個(gè)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(huì)變得沉重和龐大，且外觀不雅。如果改用一個(gè)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(huì)使產(chǎn)品更加小巧輕便。
為了評(píng)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(gè)便攜式設(shè)備的評(píng)估電路板。它通過(guò)AC適配器取得DC電源，同時(shí)配備了一個(gè)類似于電源功能模塊的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路，并安置了一個(gè)類似于內(nèi)部數(shù)字處理電路的時(shí)鐘電路。
我們做一個(gè)評(píng)估電路，在DC電源模塊上安裝一個(gè)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(gè)放有評(píng)估電路板的測(cè)試桌上。這樣就可以測(cè)試垂直模式的噪聲，此噪聲代表了從桌上輻射來(lái)的噪聲。
根據(jù)評(píng)估結(jié)果的測(cè)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(guò)電源線發(fā)射出來(lái)的。
因此我們做了兩個(gè)不同模式下的噪聲比較：1.在AC適配器電源線加裝一個(gè)鐵氧體磁環(huán)。2.在DC輸出模塊上加裝一個(gè)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(huì)產(chǎn)生不同的共模阻抗。對(duì)于此次比較測(cè)試，我們采用了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的磁環(huán)（直徑為20mm,長(zhǎng)度大約為40mm）和一個(gè)BCDM5020片式共模濾波器（100MHz時(shí)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(dāng)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(huì)得到一個(gè)比較高的阻抗值，然而，這樣會(huì)帶來(lái)不足，導(dǎo)線的重量會(huì)增加，同時(shí)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)。
