Qi標(biāo)準(zhǔn)無線供電模塊如何處理噪聲抑制語音通訊接收靈敏度

村田針對符合Qi標(biāo)準(zhǔn)的無線供電的發(fā)送模塊和受電模塊，對噪聲評估及降噪措施進行研究，確立了有效的降噪措施。

由于受電端和輸電端均需采取治療措施，因此將依次介紹各個電路的應(yīng)對措施。

1無線供電模塊中的噪聲問題

村田對于進行無線供電時是否會發(fā)生語音通訊接收靈敏度抑制現(xiàn)象進行了調(diào)查。

結(jié)果顯示，由于無線供電，在800MHz頻段會發(fā)生接收靈敏度抑制現(xiàn)象，此外，接收靈敏度的抑制現(xiàn)象在所有頻率均有發(fā)生。

接收靈敏度的測量結(jié)果(800MHz頻段)。可以看到在整個帶寬內(nèi)都會發(fā)生接收靈敏度抑制現(xiàn)象。

2噪聲產(chǎn)生/噪聲傳播機制

村田根據(jù)對噪聲的區(qū)分調(diào)查結(jié)果，推斷出了受電模塊的噪聲機制。

主要的噪聲源有兩個：

第一個是充電器。

第二個是受電模塊內(nèi)的受電IC。

這些噪聲從受電模塊電路板直接輻射，或是傳導(dǎo)到電源線及GND線，再從智能手機電路板及導(dǎo)線輻射，然后再耦合到天線，進而發(fā)生接收靈敏度的抑制現(xiàn)象。

無線受電模塊的簡易簡易等效電路。可以看到，存在充電器輻射的噪聲和在受電模塊內(nèi)產(chǎn)生的噪聲。

從上圖可以看到噪聲產(chǎn)生和傳播的機制：

噪聲源

①充電器(耦合到受電線圈)

②受電IC

傳播模式

①受電模塊電路板輻射

②傳導(dǎo)到電源/GND線 → 智能手機的電路板或?qū)Ь€輻射

需要補充說明幾點：

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了與充電器的輸電線圈串聯(lián)的電容器，以及與受電模塊的受電線圈串聯(lián)/并聯(lián)的電容器。

受電IC后的電容器為整流電容器。

另外，傳播模式②的導(dǎo)線是指連接受電模塊和智能手機的導(dǎo)線，以及智能手機內(nèi)的導(dǎo)線。

無線受電模塊噪聲問題機制

3降噪措施

下面就無線受電模塊的簡易等效電路(降噪電路)進行說明。

降噪電路

無線受電模塊的簡易簡易等效電路(降噪電路)

如圖所示，在受電線圈的底部插入鐵氧體磁珠(兩處)。這樣就可以防止充電器輻射并耦合到受電線圈的噪聲傳播到受電模塊內(nèi)。

將鐵氧體磁珠插入與智能手機相連的電源線及GND線中。這樣就可以防止受電IC產(chǎn)生的噪聲傳導(dǎo)至智能手機。

此外，還建議您使用支持小型/大電流的BLM15PD800SN1鐵氧體磁珠。

以下降噪措施可提高語音通訊的接收靈敏度：

①在受電線圈的底部插入鐵氧體磁珠(推薦：BLM15PD800SN1)

②在與智能手機相連的電源線中插入鐵氧體磁珠(推薦：BLM15PD800SN1)

③在與智能手機相連的GND線中插入鐵氧體磁珠(推薦：BLM15PD800SN1

其中：

①可有效抑制充電器輻射并耦合到受電線圈的噪聲。

②在與智能手機相連的電源線中插入鐵氧體磁珠(推薦：BLM15PD800SN1)

③可有效抑制受電IC產(chǎn)生的噪聲。

需要補充說明的是：

如果充電器泄漏的磁通量很大，僅依靠受電端的降噪措施可能無法提高接收靈敏度。因此，對充電器也需要采取全面的降噪措施。

并且，如果充電器泄漏的磁通量很大，輸電線圈輻射的噪聲會直接耦合到天線，因此使用鐵氧體磁珠的措施將不會產(chǎn)生效果。

此時，可通過加大電波吸收片，使其大于受電線圈(可粘貼到整個外殼的大小)來防止向天線耦合的現(xiàn)象并提高接收靈敏度。

對電路諧振頻率的影響

村田對上圖所示降噪措施是否會對充電器的工作造成不良影響進行了研究。

由于插入了鐵氧體磁珠，因此會存在輸電受電隨電路(受電線圈+串聯(lián)電容器、受電線圈+串聯(lián)電容器+并聯(lián)電容器)形成的阻抗特性的變化而變化的問題。唯樣商城自建高效智能倉儲，擁有自營庫存超10000種。元器件上唯樣。

審核編輯：湯梓紅

Qi的規(guī)定

受電線圈+串聯(lián)電容器的諧振頻率=100kHz+5%～10%

受電線圈+串聯(lián)電容器+并聯(lián)電容的諧振頻率=1000kHz±10%

村田計算出了在插入鐵氧體磁珠時，電路(此處以受電線圈+串聯(lián)電容器為例)阻抗特性會如何變化。

計算以電感值及容量值不同的兩種情形為例。

條件①：受電線圈=25uH、串聯(lián)C=100nF

條件②：受電線圈=10uH、串聯(lián)C=250nF

即使插入鐵氧體磁珠，也不會影響電路的阻抗特性

條件①是為用于評估而準(zhǔn)備的組件所設(shè)定的實測值，條件②是將阻抗值設(shè)定成其一半以下的數(shù)值。(因為如果輸電線圈的電感較小，則容易受鐵氧體磁珠的影響。)

結(jié)果顯示，即使插入鐵氧體磁珠，也不會影響電路的阻抗特性。因此，可以認為即使插入鐵氧體磁珠，其對充電器的工作造成的影響也較小。

補充：和受電線圈的電感值(10～20uH左右)相比，BLM15PD800SN1的L值較小，為210nH(LCR測量儀上的實測值)，因此可以認為諧振頻率不會發(fā)生變化。

村田推薦

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01BLM15PD800SN1

02DLW5BTM142SQ2F2

片狀鐵氧體磁珠 BLM15PD系列

——BLM15PD800SN1：

芯片尺寸：1.0x0.5x0.5mm

阻抗@100MHz：80Ω

額定電流：1.5A

(在85℃以上環(huán)境中使用時會降低額定值)

阻抗頻率特性

片狀共模扼流圈 DLW5BTM系列

——DLW5BTM142SQ2：

芯片尺寸：5.0x5.0x2.5mm

共模阻抗：1400Ω@100MHz

額定電流：1.5A

阻抗頻率特性

4降噪措施的效果

村田針對實施上一項中介紹的降噪措施時，進行無線供電過程中的接收靈敏度進行了評估。

評估結(jié)果顯示，在所有頻率中，接收靈敏度均有所提高。

本次評估樣品中，

接收靈敏度最多可提高5dB，進行無線供電過程中的接收靈敏度抑制變?yōu)榱?span style="text-indent:2em;">。

語音通訊的接收靈敏度

受電模塊的簡易簡易等效電路。采用鐵氧體磁珠的降噪措施可大幅提高接收靈敏度。

5無線受電模塊降噪措施的總結(jié)

無線受電模塊的噪聲問題

由于充電器產(chǎn)生的噪聲會從輸電線圈耦合到受電線圈，并侵入到無線電路，因此無線電路的接收靈敏度會受到抑制。

降噪措施的具體手法

如下所示，通過在受電電路端使用鐵氧體磁珠進行降噪，可提高無線電路的接收靈敏度。

①在受電線圈的底部搭載鐵氧體磁珠(推薦：BLM15PD800SN1)②在與智能手機相連的電源線中搭載鐵氧體磁珠(推薦：BLM15PD800SN1)③在與智能手機相連的GND線中搭載鐵氧體磁珠(推薦：BLM15PD800SN1)。

無線輸電模塊的降噪措施

繼受電模塊之后，下面將就發(fā)送模塊中需要采取措施的噪聲進行探討。在發(fā)送模塊中，噪聲源是用于向輸電線圈提供交流電的逆變器。電源線輻射的噪聲會向外輻射，而進入輸電線圈的噪聲不僅會向外輻射，而且還會導(dǎo)致智能手機主機接收靈敏度的降低。

接下來將從輻射噪聲應(yīng)對措施和接收靈敏度降低應(yīng)對措施這兩個角度推薦降噪措施。

噪聲問題發(fā)生部位輻射噪聲：①輸電線圈&②電源線接收靈敏度：①輸電線圈

首先采取了輻射噪聲應(yīng)對措施。

由于存在從逆變器向電源線端和輸電端泄漏的兩種噪聲，因此分別插入降噪電路。(措施①、措施②)

由于輻射的噪聲主要是在共模下傳導(dǎo)的噪聲，因此使用共模扼流圈。另外，輸電線圈端包含很多高頻噪聲，因此也同時使用線間旁路電容器。

將降噪部件連接到電源線端。通過實施該措施，輻射噪聲最高降低了12dB。

將降噪部件連接到發(fā)送線圈端。通過實施該措施，輻射噪聲最高降低了12dB。

通過在電源線端和發(fā)送線圈端采取降噪措施，輻射噪聲最高降低了14dB。

接下來實施改善接收靈敏度下降問題的措施。

措施實施方法與輻射噪聲應(yīng)對措施中在發(fā)送線圈端采取的措施相同，使用了共模扼流圈和線間旁路電容器。

實施結(jié)果顯示，接收靈敏度最大提高了12dB。

6輸電模塊降噪措施的總結(jié)

送電模塊的逆變器是噪聲源，噪聲傳導(dǎo)到電源線端及輸電線圈端后輻射，或形成輻射噪聲，或降低接收靈敏度。

通過在逆變器的電源線端和輸電線圈端嵌入組合了共模扼流圈和電容器的濾波器，可降低輻射噪聲，避免接收靈敏度的下降。

　　
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審核編輯：湯梓紅