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输入滤波器 基本配置
DC-DC转换器的输入线由于开关时由基本频率构成的N次谐波和开关噪声引起的输入电压变动而产生较大的噪声。此噪声有共模和正常(差分)模式两种,需要根据噪声模式选择适当的部件。
如图1所示,在正常模式噪声对策中,作为设计初期阶段最好采用可配置由电容器和电感器组成的C+L+C的π型滤波器的模式配置。此外,在共模噪声对策中,共模滤波器 (CMF) 很有效。
关于正常(差分)模式噪声和共模噪声
传导噪声有正常(差分)模式噪声和共模噪声两种,正常模式噪声发生在电路线之间并逆相流动,共模噪声发生在电路线和GND之间并同相流动。采取噪声对策时,需要确认是在哪个模式下发生的,并使用适当的对策部件。
针对正常模式噪声使用电感器和电容器,共模噪声则使用共模滤波器。
各滤波器配置的噪声抑制效果验证的条件
DC-DC转换器的开关频率变得高频化时,FM频带的噪声电平会随之变大。通常,π型滤波器的电容器使用2端子电容器,但通过搭载具有低ESL特性的3端子贯通滤波器,可以进一步抑制噪声。本次则关于以下评估内容,对3种配置的π型滤波器进行比较验证。
对于传导噪声电压法,分为正常模式和共模,对滤波效果进行比较验证。
关于传导噪声电压法,3种配置均作为共模对策,在搭载了本公司共模滤波器的状态下进行测定。
评估内容
- ■DC-DC转换器的条件
输入电压:12V
输出电压:5V
开关频率:2MHz
输出电流:2A - ■评估项目
1 ) π型滤波器的传递特性 (S21)
2 ) 传导噪声电压法
评估电路
评估配置
π型滤波器 配置 | 配置1:无滤波器 | 配置2:电容器(2端子) | 配置3:3端子滤波器(贯通滤波器) |
参考接线图 | |||
C1 | - | 3.2mm×1.6mm, 4.7μF,35V | YFF系列 3.2mm x 1.6mm,1μF,100V,6A 贯通连接器* |
L1 | - | 2.0mm×1.2mm,220Ω at 100MHz,3A | 2.0mm×1.2mm,220Ω at 100MHz,3A |
C2 | - | 3.2mm×1.6mm,4.7μF,35V | YFF系列 3.2mm x 1.6mm,1μF,100V,6A 贯通连接器* |
*关于Feed-Thru连接,请参照以下链接。
各滤波器配置的噪声抑制效果验证结果
从各滤波器配置的噪声抑制效果验证结果来看,可知3端子滤波器(贯通滤波器)在高频区域的衰减效果很强。
一般情况下,噪声等级在正常模式下高于共模。
在正常模式对策中,搭载了3端子贯通滤波器的π型滤波器对于包含FM频带在内的广泛频带的噪声抑制非常有效。
总结
DC-DC转换器由于开关高速化,通常会在输入线上产生较大的高频噪声,因此很有必要采取特别是包含FM频带在内的高频噪声对策。
这种情况下,在采取噪声对策时,区分正常模式和共模是很重要的,需要根据噪声模式选择适当的部件。
一般来说,DC-DC转换器输入线产生的噪声在正常模式下会高于共模,因此,我们建议配置在正常模式下比较有效的π型滤波器。
此外,π型滤波器中使用的电容器采用了3端子贯通滤波器,还将进一步提高对高频噪声的抑制效果。