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DC/DC電路噪聲濾波器仿真與驗證

發(fā)布時間:2020-12-25 來源:趙明燦 責任編輯:wenwei

【導讀】12月18日深圳舉辦的“擁抱5G與IoT時代——高性能被動元器件發(fā)展論壇”期間,村田電子貿(mào)易(深圳)有限公司高級工程師江林輝做了題為“汽車零部件電源線噪聲對策的仿真與案例”演講。
 
據(jù)江林輝介紹:“村田提供用于噪聲濾波器設計支持的仿真工具,該工具可以根據(jù)從我們組件中選擇的項目來計算和繪制濾波器電路的插入損耗特性,并繪制圖形。為了證明仿真工具的有效性,最后比較了使用PCB的實際噪聲抑制結果和仿真結果。”
 
DC/DC電路噪聲濾波器仿真與驗證
 
據(jù)介紹,汽車當中所用12V輸入5V輸出電源會用到電容、磁珠以及電感,也可以使用它們的組合實現(xiàn)濾波器。
 
仿真因為要結合實際結果,這里選用一個12V輸入5V輸出的EUT,其電路簡單,但EMI比較大,開關頻率為380kHz。
 
DC/DC電路噪聲濾波器仿真與驗證
 
需要測量0.15到108MHz下的傳導發(fā)射情況。測試設備包括:線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(LISN)、12V電池、頻譜分析儀,以及吸波暗室。測試設置如下:
 
下圖是測試結果,仿真將以此作為對比。
 
DC/DC電路噪聲濾波器仿真與驗證
 
下圖定義了這是差模還是共模噪聲,這樣就有利于選擇濾波器。
 
DC/DC電路噪聲濾波器仿真與驗證
 
差模噪聲在全頻段都占主導地位。但30MHz以后,共模噪聲比較高。
 
DC/DC電路噪聲濾波器仿真與驗證
 
基于這個噪聲測試結果,就可以利用村田官網(wǎng)提供的濾波器仿真工具SimSurfing進行仿真,從而選擇合適的濾波器。
 
DC/DC電路噪聲濾波器仿真與驗證
 
仿真軟件當中提供特征參數(shù)選擇,包括動力總成/安全以及信息娛樂,以及電源輸入端電感/磁珠/CMCC的額定電流、CMCC的額定電壓以及目標降噪頻率范圍等。點擊開始就可以生成濾波器的模型。然后也可以對所生成模型的參數(shù)進行進一步修改。
 
對于差模濾波,濾波器可以選擇是只有電容(在1.5MHz左右濾波性能最好)、一個電感一個電容(在20MHz左右性能最好),以及π型濾波器(在全頻段都比前兩者好)。
 
DC/DC電路噪聲濾波器仿真與驗證
 
最后就可以用前面的PCB進行驗證。
 
共模噪聲在高頻比較突出,前面的濾波器濾波效果可能不夠,因此還要為60MHz以后選擇一個濾波器。
 
總結如下表所示。
 
DC/DC電路噪聲濾波器仿真與驗證
 
另外,EDN小編問到2個問題:
 
  ○ 這個仿真軟件是只針對村田的器件還是也可以用于通用器件?
  ○ 以及,對于汽車或消費類等不同類別,可靠性不一樣,那么仿真表現(xiàn)的結果有什么不同?
 
對于第一個問題,江林輝答道,這里一般僅限于村田的料號,而如果用戶想把友商料號的原始信息放進去,所做的工作量就比較大。
 
對于第二個問題,江林輝答道,這個仿真軟件對于濾波器不需要考慮可靠性,而只要考慮電氣性能。這里做出這種選擇,是為了區(qū)分汽車娛樂、動力相關或消費類等元器件,因為它們的壽命不同。這樣就可以避免用戶選錯。
 
以下文章來源于Murata村田中國 ,作者:趙明燦,EDN 電子技術設計
 
 
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