電源線噪聲濾波器設(shè)計的仿真與案例

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(shè)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(jié)果和仿真結(jié)果?！?/p>

據(jù)介紹，汽車當(dāng)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(jié)合實際結(jié)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(guān)頻率為380kHz。

需要測量0.15到108MHz下的傳導(dǎo)發(fā)射情況。測試設(shè)備包括：線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）、12V電池、頻譜分析儀，以及吸波暗室。測試設(shè)置如下：

下圖是測試結(jié)果，仿真將以此作為對比。

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。

差模噪聲在全頻段都占主導(dǎo)地位。但30MHz以后，共模噪聲比較高。

基于這個噪聲測試結(jié)果，就可以利用村田官網(wǎng)提供的濾波器仿真工具SimSurfing進(jìn)行仿真，從而選擇合適的濾波器。

仿真軟件當(dāng)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(biāo)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(jìn)行進(jìn)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）。

最后就可以用前面的PCB進(jìn)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(jié)如下表所示。

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(fèi)類等不同類別，可靠性不一樣，那么仿真表現(xiàn)的結(jié)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(jìn)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(guān)或消費(fèi)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(shù)設(shè)計
編輯：hfy