DC-DC轉換器輸入線(xiàn)有噪聲？交給3端子濾波器來(lái)解決！

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(xiàn)用貫通濾波器) 的噪聲對策實(shí)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(lái)隨著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率的高頻化發(fā)展，DC-DC轉換器的開(kāi)關(guān)速度日益高速化，基板和IC內部的布線(xiàn)所具有的電感和寄生電容由于輸入電流的急劇變化會(huì )產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生高頻噪聲。這種高頻噪聲會(huì )傳導至外部電路，導致裝置異常動(dòng)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(xiàn)用貫通濾波器) 的噪聲對策實(shí)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(xiàn)由于開(kāi)關(guān)時(shí)由基本頻率構成的N次諧波和開(kāi)關(guān)噪聲引起的輸入電壓變動(dòng)而產(chǎn)生較大的噪聲,此噪聲有共模和正常 (差分) 模式兩種，需要根據噪聲模式選擇適當的部件。

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(xiàn)之間并逆相流動(dòng)，共模噪聲發(fā)生在電路線(xiàn)和GND之間并同相流動(dòng)。采取噪聲對策時(shí)，需要確認是在哪個(gè)模式下發(fā)生的，并使用適當的對策部件。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(kāi)關(guān)頻率變得高頻化時(shí)，FM頻帶的噪聲電平會(huì )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(guò)搭載具有低ESL特性的3端子貫通濾波器，可以進(jìn)一步抑制噪聲。本次則關(guān)于以下評估內容，對3種配置的π型濾波器進(jìn)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(jìn)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(jìn)行測定。

*通過(guò)模擬器進(jìn)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(lái)看，可知3端子濾波器 (貫通濾波器) 在高頻區域的衰減效果很強。

圖6：評估結果1) 包含π型濾波器的輸入線(xiàn)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FM頻帶在內的廣泛頻帶的噪聲抑制非常有效。

DC-DC轉換器由于開(kāi)關(guān)高速化，通常會(huì )在輸入線(xiàn)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FM頻帶在內的對策。這種情況下，在采取噪聲對策時(shí)，區分正常模式和共模是很重要的，需要根據噪聲模式選擇適當的部件。一般來(lái)說(shuō)，DC-DC轉換器輸入線(xiàn)產(chǎn)生的噪聲在正常模式下會(huì )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(jìn)一步提高對高頻噪聲的抑制效果。