共模扼流线圈针对汽车专用设备高频噪声的降噪对策

车载电源线降噪对策现状

车载市场正不断扩充ADAS、自动驾驶、V2X、车载信息系统等的应用。由于此类应用要处理庞大的信息,因此为了执行处理,内部处理信号的处理速度亦不断高速化。另一方面,由于部件数量增多,安装密度增大,因此要求部件小型化。此外,随着可进行高速信息通信的无线通信应用的扩大,要求应对更高频的噪声。

共模扼流线圈可有效降低电源线辐射的噪声。以往车载设备电源线的主要降噪目标是针对AM及FM频带的频率,因此使用大型部件应对低频噪音。然而随着车载设备的快速发展,要求采取高于AM及FM频带的高频降噪对策。

电源线降噪对策使用的共模扼流线圈产品系列
电源线降噪对策使用的共模扼流线圈产品系列

为了应对这种趋势,村田制作所完成了适合小型高频降噪对策的电源线用共模扼流线圈DLW32PH122XK2的商品化。本文将对DLW32PH122XK2降噪对策的效果进行介绍。

共模扼流线圈的辐射噪声降噪效果

在如下所述的测量系统中,对从EUT将电源电缆作为天线辐射的噪声进行了测量,并明确了可基于共模扼流线圈降低噪声的效果。

【测量系统】
・依据车载国际噪声管制标准CISPR25

共模扼流线圈的辐射噪声降噪效果图片

本次测量的EUT在200MHz-800MHz范围内产生了噪声,但通过插入DLW32PH122KX2,大幅降低了该范围内的噪声。

噪声评估结果(垂直极化波、AVE检波)
噪声评估结果(垂直极化波、AVE检波)

共模扼流线圈BCI试验的降噪效果

BCI试验是验证对来自外部的噪声的耐受性的试验。
若外部噪声进入,可能会引起EUT误动作。如果抗噪性差,即使很小的噪声也会引起误动作。本试验对插入DLW32PH122XK2后可达到的改进程度进行了验证。

【测量系统】
・按照车载国际噪声管制标准ISO11452-4规定的BCI试验置换法实施了测量。

共模扼流线圈BCI试验的降噪效果图片

本次测量的EUT,在注入了360~400MHz的噪声后,DC/DC转换器开关停止,发生了输出电压变成0V的误动作。通过插入DLW32PH122KX2,大幅降低了该范围的噪声,提高了对误动作的噪声容限。

不发生误动作导入电流
不发生误动作导入电流

总结

  • 在车载设备的降噪对策中,以往AM/FM带的降噪对策就可充分应对,但是近年来随着车载设备的不断进步,要求消除数百MHz的噪声。
  • 相较原来的电源线用共模扼流线圈,共模扼流线圈DLW32PH112XK2的高频带降噪性能更出众,可应对数百MHz的噪声。
DLW32PH122XK2图片
产品型号 尺寸

额定电压

阻抗
@100MHz

阻抗
@1GHz

额定电流

DLW32PH122XK2

3.2×2.5×2.5mm

60Vdc

900Ω typ.

1200Ω±20%

1200mA

参考:考虑噪声路径的基板设计

共模扼流线圈可以有效地消除经由电源线的噪声,但是要发挥该性能,基板的设计是关键。
若基板内层存在GND面和电源面,就会在与表面的图案之间产生寄生电容。如果GND/电源面是均匀的平面,通过图案的噪声则经由寄生电容通过GND/电源面,通过共模扼流线圈后再经由寄生电容返回图案,结果就会绕过共模扼流线圈。这种现象就会降低共模扼流线圈的效果。

高频噪声传导路径
高频噪声传导路径
基于寄生电容的DLW32PH的特性变化
基于寄生电容的DLW32PH的特性变化

如下图所示,解决此类问题的有效办法就是删除部件正下方的GND/电源面,切断GND/电极面的旁通路径。

为了达到阻止高频噪声的效果
为了达到阻止高频噪声的效果

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