車載電源線路用TDK共模濾波器

前言

安全性和舒適性不斷增強(qiáng)的汽車中搭載了很多電子設(shè)備。電子電路分為信號(hào)線路和電源線路，需要分別采取防噪聲對(duì)策。TDK的共模濾波器的特點(diǎn)是可以根據(jù)用途分別推出多種產(chǎn)品陣容，準(zhǔn)備了追求小型薄型化的產(chǎn)品群，以及為了在車載用途中能應(yīng)對(duì)嚴(yán)格的環(huán)境條件而采用獨(dú)有端子結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品群。本期推文將為您介紹的是適用于電源線路的共模濾波器。

1DC輸入濾波器電路基本構(gòu)成

DC輸入濾波器電路的濾波構(gòu)成受基板圖案的接地方法很大影響，需要根據(jù)使之衰減的頻帶和噪聲傳播途徑分別使用適當(dāng)?shù)牟考?。在EMI對(duì)策中，設(shè)計(jì)初期階段最好采用能配置電感器（L）、電容器（C）、共模濾波器（CMF）的圖案構(gòu)成。

濾波器構(gòu)成示例

2正常（差分）模式噪聲和共模噪聲

傳導(dǎo)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)生在電路線路之間并逆相流動(dòng)，共模噪聲發(fā)生在電路線和接地線路之間并同相流動(dòng)。采取噪聲對(duì)策時(shí)，需要確認(rèn)是在哪種模式下發(fā)生的，以使用適當(dāng)?shù)膶?duì)策部件。正常模式噪聲需要使用電感器、電容器，共模噪聲則需要使用共模濾波器。

噪聲的傳導(dǎo)方式

正常模式噪聲

流過電路線路的噪聲

（在線路中逆相流動(dòng)）

共模噪聲

流過框架地線的噪聲

（與線路同相流動(dòng)）

3車載ECU用DC-DC轉(zhuǎn)換器的趨勢(shì)

不斷電子化的汽車搭載了很多ECU，需要采取共模噪聲的對(duì)策?，F(xiàn)在的汽車ECU的DC-DC轉(zhuǎn)換器為了避開AM頻帶，DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率變?yōu)?MHz，高頻范圍的噪音對(duì)策變得很重要。

當(dāng)開關(guān)頻率變?yōu)?MHz時(shí)噪聲的變化

條件：輸入5V-輸出1.2V/2A，無輸入濾波器

當(dāng)開關(guān)頻率達(dá)到2MHz時(shí)，基本電波達(dá)到AM頻帶以上，F(xiàn)M頻帶的噪聲變大。

FM頻帶的噪聲變大的原因

FM頻帶噪聲變大的原因是，當(dāng)開關(guān)的上升速度變快時(shí)，高頻成分變大。由于框架接地的寄生電容，高頻成分的共模電流變得容易很快下降。

1）當(dāng)開關(guān)的上升速度變快時(shí)，

高頻成分變大。

2）頻率高的成分由于框架接地的寄生

電容，共模電流變得容易很快下降。

根據(jù)接地方法，寄生電容的變化很大，所以很難預(yù)測(cè)共模噪聲，若要采取共模噪聲的對(duì)策，共模濾波器很有效。

3）如果針對(duì)共模的噪聲對(duì)策不充分，

導(dǎo)致誤動(dòng)作的可能性增大。

? 假設(shè)頻率80MHz的噪聲電流1μA流過了20cm的電纜環(huán)面積20cm2。

距離1m的地方的電場(chǎng)強(qiáng)度的值是

ED＝ 0.084μV/m

EC＝9μV/m

即使是相同的電流值，共模電流的影響也很大（在上述例子中約為100倍）

? 各模式下的輻射大小

差動(dòng)電流：ID

共模電流：IC

假設(shè)線路長(zhǎng)度：L

線間：ｓ

距離：d，

根據(jù)左側(cè)公式求得。

5TDK車載電源線路用共模濾波器的特點(diǎn)和產(chǎn)品陣容

TDK正在擴(kuò)大應(yīng)對(duì)各種DC電源線路的大電流（最大到8A）的產(chǎn)品陣容。產(chǎn)品在廣泛的頻帶內(nèi)確保高阻抗，使用溫度范圍應(yīng)對(duì)“Ta（環(huán)境溫度）=-40~125℃”。

產(chǎn)品特點(diǎn)

寬帶和高噪聲抑制效果

FM頻帶、Celllular頻帶等代表的頻帶也具有高共模阻抗。

低背設(shè)計(jì)

采用3.5mm Max. 的低背設(shè)計(jì)，最適合必須進(jìn)行屏蔽的低背設(shè)計(jì)ECU。

高質(zhì)量制造

已進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)及無鹵應(yīng)對(duì)。

總結(jié)

隨著DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作頻率的高頻化，F(xiàn)M頻帶的噪聲對(duì)策越來越重要。關(guān)鍵是在采取EMI對(duì)策的基礎(chǔ)上需要?jiǎng)澐终ＤＪ皆肼暫凸材Ｔ肼?，特別是由于共模引起的噪聲有時(shí)會(huì)受模式及層構(gòu)成、接地方法的影響。若要采取共模噪聲對(duì)策，共模濾波器能發(fā)揮有效的作用。僅正常模式濾波器則無法完全降低50MHz以上的噪聲，但同時(shí)使用共模濾波器可以降低50MHz以上的噪聲。

如果EMI因?yàn)楣材Ｔ肼暡缓细瘢褂霉材V波器將會(huì)是一個(gè)有效的對(duì)策，但是之后追加時(shí)，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，所以建議在設(shè)計(jì)階段時(shí)預(yù)先準(zhǔn)備好可以搭載的模式。

編輯：jq