如何應對USB大功率充電器DC-DC轉換器的開關噪聲？

01USB Power Delivery的普及

USB Power Delivery是一種供電標準，可以通過USB提供比以前更大、最大達到100W的電源功率。

USB Power Delivery可以通過USB連接來為以前無法支持的PC和顯示器等設備供電。

另一個特征是可以瞬時切換供電側和充電側，從而可以在不產生不必要的熱量的情況下充電。

隨著USB Power Delivery的普及，出現了許多大功率USB充電器。

除了PC和顯示器外，其他通過USB Power Delivery電源供電的設備也在增加，預計將來會進一步普及。

02USB Power Delivery供電設備產生的噪音

USB充電器有內置的DC-DC轉換器，因此可以根據供電對象設備來改變電壓。

由于支持USB Power Delivery的大功率充電器具有較大的供電電流值，因此DC-DC轉換器的開關噪聲往往比以前的USB充電器更大。

該噪聲是從連接充電器和供電對象設備的電纜發出的，有可能會干擾設備的工作和通信。

03USB Power Delivery供電設備的噪聲問題

我們使用USB Power Delivery測試基板對供電時的輻射噪聲進行了調查。

將測試基板屏蔽并測量來自電纜的輻射噪聲后，發現在500MHz或更低的頻率下會產生寬帶噪聲，如下圖所示。

在100到300MHz的范圍內確認到特別強的輻射噪聲，并且在該范圍內相對于不必要輻射標準值的裕量也更小。

測量來自USB Power Delivery的輻射噪聲

04噪聲的發生源和路徑

噪聲發生源：

為了調查從電纜輻射出的噪聲的發生源，我們使用了噪聲可視化工具。

已確認到供電側的電源線（DC-DC轉換器及功率電感器）周邊的噪聲電平較高。

未供電和供電時，確認USB Power Delivery測試板（供電側）上的噪聲分布

對傳導至測試基板的USB Type-C接頭引腳的噪聲進行測量，從測量結果可以確認，電源線和GND線的噪聲電平在100至300MHz的范圍內較高。

噪音的發生源：測量傳導至USB Type-C接頭引腳的噪聲

噪聲路徑：

DC-DC轉換器產生的噪聲會傳導至電纜并進行輻射，如下圖所示：

噪聲路徑

在供電側的DC-DC轉換器中產生開關噪聲

噪聲通過電源線和GND線從USB接頭泄漏到電纜

從電纜的電源線輻射出來

05使用共模扼流線圈的噪聲對策方法

由于電源線和GND線的噪聲電平較高而導致電纜出現噪聲輻射，因此在DC-DC轉換器輸出部分的USB接頭前面接入共模扼流線圈被認為是有效的。

使用共模扼流線圈的噪聲對策方法：接入共模扼流線圈

06

確認噪音對策效果

我們用測試基板確認了通過共模扼流線圈實現的輻射噪聲對策的效果。

將DLW5BTM142TQ2接入電源線和GND線。（出于加工原因，在此測試中將電纜的電源線和GND線切斷后接入。）

確認噪音對策效果：共模扼流線圈接入位置

07噪聲對策效果

噪聲對策效果：共模扼流線圈接入前后的噪聲比較

通過接入共模扼流線圈DLW5BTM142TQ2，我們確認了在輻射噪聲電平較高的100至300MHz中最大降噪10dB。

08總 結

USB Power Delivery供電設備可能會產生輻射噪聲，從而干擾設備的工作和通信。找正品元器件，上唯樣商城

噪聲源是供電設備內部的DC-DC轉換器，噪聲通過供電設備的電源線和GND線傳導并從USB電纜輻射出來。

接入共模扼流線圈可有效降低此類噪聲。

本次推薦的是共模扼流線圈DLW5BTM系列。

共模扼流線圈是一款降低共模噪聲的濾波器。不會對信號產生影響（高截止頻率），非常適合用于消除數MHz至數百MHz的共模噪聲。

審核編輯：湯梓紅