DC-DC轉換器輸入線有噪聲？交給3端子濾波器來解決！

本期推文針對DC-DC轉換器輸入側產生的噪聲，介紹了使用3端子濾波器 (電源線用貫通濾波器) 的噪聲對策實例。3端子濾波器具有低ESL特性，在噪聲對策中可發揮優異的噪聲抑制效果。

近年來隨著開關頻率的高頻化發展，DC-DC轉換器的開關速度日益高速化，基板和IC內部的布線所具有的電感和寄生電容由于輸入電流的急劇變化會產生共振，從而產生高頻噪聲。這種高頻噪聲會傳導至外部電路，導致裝置異常動作。

本期推文針對DC-DC轉換器輸入側產生的噪聲，介紹了使用3端子濾波器 (電源線用貫通濾波器) 的噪聲對策實例。3端子濾波器具有低ESL特性，在噪聲對策中可發揮優異的噪聲抑制效果。

DC-DC轉換器的輸入線由于開關時由基本頻率構成的N次諧波和開關噪聲引起的輸入電壓變動而產生較大的噪聲,此噪聲有共模和正常 (差分) 模式兩種，需要根據噪聲模式選擇適當的部件。

如圖1所示，在正常模式噪聲對策中，作為設計初期階段最好采用可配置由電容器和電感器組成的C+L+C的π型濾波器的模式配置。此外，在共模噪聲對策中，共模濾波器 (CMF) 很有效。

圖1：濾波器配置示例

傳導噪聲有正常 (差分) 模式噪聲和共模噪聲兩種，正常模式噪聲發生在電路線之間并逆相流動，共模噪聲發生在電路線和GND之間并同相流動。采取噪聲對策時，需要確認是在哪個模式下發生的，并使用適當的對策部件。針對正常模式噪聲使用電感器和電容器，共模噪聲則使用共模濾波器。

圖2：傳導噪聲的傳導方式：正常模式

圖3：傳導噪聲的傳導方式：共模 

DC-DC轉換器的開關頻率變得高頻化時，FM頻帶的噪聲電平會隨之變大。通常，π型濾波器的電容器使用2端子電容器，但通過搭載具有低ESL特性的3端子貫通濾波器，可以進一步抑制噪聲。本次則關于以下評估內容，對3種配置的π型濾波器進行比較驗證：

● 對于傳導噪聲電壓法，分為正常模式和共模，對濾波效果進行比較驗證。

● 對于傳導噪聲電壓法，3種配置均作為共模對策，在搭載了本公司共模濾波器的狀態下進行測定。

*通過模擬器進行傳輸特性 (S21) 分析

圖4：π型濾波器的傳遞特性 (S21)

■ 測量位置：3m消聲室

■ 頻率：150kHz-108MHz

圖5：傳導噪聲電壓法

從各濾波器配置的噪聲抑制效果驗證結果來看，可知3端子濾波器 (貫通濾波器) 在高頻區域的衰減效果很強。

圖6：評估結果1) 包含π型濾波器的輸入線的傳遞特性 (S21)

一般情況下，噪聲等級在正常模式下高于共模。在正常模式對策中，搭載了3端子貫通濾波器的π型濾波器對于包含FM頻帶在內的廣泛頻帶的噪聲抑制非常有效。

DC-DC轉換器由于開關高速化，通常會在輸入線上產生較大的高頻噪聲，因此很有必要采取高頻噪聲對策，特別是包含FM頻帶在內的對策。這種情況下，在采取噪聲對策時，區分正常模式和共模是很重要的，需要根據噪聲模式選擇適當的部件。一般來說，DC-DC轉換器輸入線產生的噪聲在正常模式下會高于共模，因此，我們建議配置在正常模式下比較有效的π型濾波器。此外，π型濾波器中使用的電容器采用了3端子貫通濾波器，還將進一步提高對高頻噪聲的抑制效果。