- DC電源線上的輻射噪聲
- 輻射噪聲的抑制
- 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(huán)來抑制共模噪聲
DC電源線上的輻射噪聲
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導線(如圖1所示)。同樣地，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適配器導線發(fā)射出去。
同時，隨著便攜式設(shè)備功能的增多，所需半導體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在動作時，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適配器的導線發(fā)射出去。
圖1：便攜式電子設(shè)備的噪聲環(huán)境。
噪聲的抑制
一般說來，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，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，一般是通過在線上加一個鐵氧體磁環(huán)來抑制(圖2)。盡管這是一個有效的噪聲抑制方式，但是它也存在許多不足，比如，加上磁環(huán)之后導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扼流圈用于此類導線的共模噪聲的抑制，是個不錯的選擇，值得重點推薦。
圖2：數(shù)碼相機中的磁環(huán)。
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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制效果，我們做了一個模擬便攜式設(shè)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于電源功能塊的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(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片式共模扼流圈。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)。結(jié)果表明片式共模扼流圈靜噪效果比較好。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)也會得到一個較高的阻抗值，然而，這樣會帶來不足，導線的重量會增加，同時外觀也顯得凌亂。綜上所述，我們推薦用片式共模扼流圈取代笨重的磁環(huán)。
村田開發(fā)了DLW5BT系列片式共模扼流圈，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(shè)備和小的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的DC電源線上噪聲抑制應(yīng)用。此類產(chǎn)品已成功地應(yīng)用于一些便攜式的電子設(shè)備上。
本文是關(guān)于便攜式電子設(shè)備DC電源線使用片式模扼流圈的一些討論，當然此EMI濾波器同樣適用于其它的DC電源類的電子設(shè)備和DC/DC轉(zhuǎn)換器或電池充電器。
另外，村田BNX方塊形系列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(chǎn)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(chǎn)品對共模噪聲有良好的抑制作用，同樣對正常模式的噪聲也有抑制作用。其10A的額定電流適合便攜式設(shè)備、測試設(shè)備、工業(yè)電子產(chǎn)品和平板電視等。
