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3端子电容贯通连接的噪音对策

1. 简介

随着近年来IC驱动频率的高速化和汽车的电装化等,噪音对策的重要性日益增加。 
在此,作为辐射发射噪音和传导抗干扰性对策,文本将介绍一下贯通连接3端子电容器时的噪音降低效果。

关于贯通连接、非贯通连接请点击这里 
噪音控制的基础第11回 片状三端子电容器的使用注意事项

2. 辐射发射噪音对策

近年来,由于电路小型化的需求,DC/DC变换器的开关频率不断提高,其谐波噪声往往高达高频。
然后,与IC内和底板上存在的寄生电感和寄生电容等发生共振,会在高频产生较高的噪音能量。
作为对策,本文 介绍了DC/DC转换器的输出端以及输入端使用以低ESL为特征的3端电容器的事例。

直流/直流变换器出线处的3端电容器(贯通连接)。(民用产品示例)

在DC/DC转换器的输出部分,分别使用了普通2端子电容器和低ESL为特征的3端子电容器,比较了降噪效果。
首先,给出了两种插入损耗的频率特性。可以看出3端子电容在10 MHz以上区域具有约20dB的优良滤波效果。
另外,如下图所示,在DC/DC输出电压纹波波形中,有时会重叠急剧的尖峰噪声。
从这里可以看出,通过将2端子电容器换成3端子电容器,可以将尖峰噪音水平减半。

插入损耗频率特性
插入损耗频率特性图形
DC/DC输出电压波形
DC/DC输出电压波形图形

接下来,辐射噪声测量结果(CISPR32/3m)如下所示。
通过使用低ESL的3端子电容器,与2端子电容器相比,噪音降低了15dB以上。

2端子电容器与3端子电容器的比较
2端子电容器与3端子电容器的比较
辐射发射噪声水平(CISPR32 3m)
辐射发射噪声水平(CISPR32 3m)图形

直流/直流转换器输入线上的3端电容(贯通连接)。(用于车载设备)

DC/DC转换器不仅在输出线上,在输入线上也会产生很大的噪音。
在车载设备使用的DC/DC转换器的输入部分,配置了“无滤波器”、“π型滤波器”和“3端子电容器”3种模式的滤波器,对放射发射噪声进行了比较。
结果可以看出,一个3端电容器具有与π型滤波器(3个元件)相同的降噪效果,从而减少元件数量。

π型滤波器与3端子电容器的比较
π型滤波器与3端子电容器的比较
辐射发射噪声水平(CISPR25 ALSE)
辐射发射噪声水平(CISPR25 ALSE)图形

3. 传导抗扰性措施

这里介绍的不仅是针对辐射发射噪音,对传导抗干扰性也发挥了效果的事例。
在半导体抗干扰性评价试验DPI法试验(IEC62132-4)中,在MCU的电源线上使用了3端子电容器(贯通连接),确认了其效果。
没有3端子电容器时为NG(异常动作),通过使用3端子电容器改进为OK(正常动作)。

DPI测试条件
DPI测试条件图片
DPI测试结果
DPI测试结果图表

4. 最后

本文介绍了低ESL的三端子电容(馈通连接)的降噪效果。
介绍了直流/直流转换器的辐射发射和抗扰度测试结果。此外,它还可用于预防电子设备中的传导排放和内部自我干扰问题。
它不仅可用于在电子电路中添加3端子电容,还可用于取代目前使用的2端子MLCC和滤波器。
请考虑使用3端子电容作为噪声控制的解决方案之一。

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