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快速充電電路的靜噪對策解決方案

發(fā)布時間:2020-05-01 來源:村田 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】隨著智能手機(jī)功能的不斷豐富,電池容量呈逐漸增加的趨勢,同時出現(xiàn)“短時間內(nèi)完成充電”的需求。因此,采用USB Type-C進(jìn)行快充的方式逐漸增多。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
快充系統(tǒng)所使用的DC-DC轉(zhuǎn)換器通過開關(guān)將直流轉(zhuǎn)換為矩形波以轉(zhuǎn)換電壓,因此會產(chǎn)生開關(guān)噪聲。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
快充的充電電流值較大,因此與傳統(tǒng)充電器比較,其開關(guān)噪聲問題尤為突出。
 
快充的噪聲問題
 
快速充電器產(chǎn)生的噪聲通過基板上的圖案或電纜向空中輻射,并進(jìn)入本機(jī)的無線接收天線,從而使接收靈敏度下降。接收靈敏度下降導(dǎo)致可接收范圍變小或接收速度降低,從而使設(shè)備性能下降。
 
啟動快充后…
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
噪聲問題案例
 
下面介紹因快充噪聲導(dǎo)致接收靈敏度下降的例子。
 
以下數(shù)據(jù)為快充開始前后的接收靈敏度確認(rèn)值。條形向下延伸越多,靈敏度越高。
 
與未充電狀態(tài)比較,快充時的LTE low band (700~900Mhz) 接收靈敏度有所下降。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
觀察噪聲分布
 
采用噪聲可視化工具確認(rèn)問題是否來源于基板上的噪聲。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
觀察基板上的噪聲分布及進(jìn)入天線的噪聲,發(fā)現(xiàn)基板上的噪聲譜與耦合到天線的噪聲譜相似。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
基板上的噪聲譜
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
耦合到天線的噪聲
 
噪聲傳導(dǎo)路徑
 
經(jīng)確認(rèn),噪聲的傳導(dǎo)路徑如下:DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的噪聲從電源輸出線經(jīng)過平滑電容器傳導(dǎo)至基板地線,并從圖案向外輻射,最終進(jìn)入天線。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
[噪聲傳導(dǎo)路徑]
 
  ①噪聲傳導(dǎo)至DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出線
  ②噪聲從電源線經(jīng)過平滑電容器傳導(dǎo)至基板地線
  ③傳導(dǎo)至基板地線的噪聲從圖案向外輻射,從而降低無線接收靈敏度
 
靜噪建議
 
根據(jù)剛才的調(diào)查結(jié)果,可以確認(rèn)噪聲從DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出單元產(chǎn)生,推測在輸出單元中插入鐵氧體磁珠會有效果。同樣,輸入單元也容易產(chǎn)生噪聲,因此希望在輸入單元也使用鐵氧體磁珠。
 
快速充電時會產(chǎn)生大電流,請選用額定電流較高的鐵氧體磁珠。
 
另外,為應(yīng)對無線載波頻率噪聲,應(yīng)選擇高頻特性優(yōu)良的產(chǎn)品。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
推薦的濾波器
 
BLE18PS系列最大支持8A,在GHz頻段上可以獲得高阻抗,適合該用途。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
確認(rèn)靜噪效果
 
在實(shí)機(jī)上確認(rèn)了使用鐵氧體磁珠后的靜噪效果。
 
在平滑電容器前插入鐵氧體磁珠BLE18PS080SN1。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
靜噪對接收靈敏度的改善效果
 
插入鐵氧體磁珠,以確認(rèn)接收靈敏度的改善程度。
 
比較插入前后快充期間的靈敏度,可以確認(rèn)在LTE Low band的700MHz-900MHz上,接收靈敏度有所改善。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
確認(rèn)靜噪后的噪聲分布變化
 
通過噪聲可視化工具確認(rèn)噪聲已減少。
 
可以確認(rèn)基板上分布的噪聲水平有所降低。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
天線的噪聲水平降低
 
如下圖所示,可以確認(rèn)進(jìn)入天線的噪聲水平降低。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
(參考)確認(rèn)插入濾波器的影響
 
確認(rèn)插入濾波器是否會影響DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率。發(fā)現(xiàn)插入濾波器前后,效率未發(fā)生變化,由此可判斷對效率無不良影響。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
其他靜噪要點(diǎn)
 
本次僅在DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出單元插入了濾波器,建議在輸入單元也插入濾波器。(BLE18PS080SN1)
 
本次的驗(yàn)證示例中未出現(xiàn)問題,但有時輸入側(cè)也會因開關(guān)噪聲而出現(xiàn)問題。
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
濾波器插入點(diǎn)① 充電器IC的輸出單元 (平滑電容器前)
 
濾波器插入點(diǎn)② 充電器IC的輸入單元 (輸入電容器前)
 
本次介紹的噪聲濾波器 
 
BLE18PS080SN1
 
快速充電電路的靜噪對策解決方案
 
 
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