電源線路用共模濾波器的特點

安全性和舒適性不斷增強的汽車搭載了很多電子設備。電子電路有信號線路和電源線路，需要分別采取防噪聲對策。TDK的共模濾波器的特點是可以根據用途分別提出多種產品陣容，準備了追求小型薄型化的產品群、為了在車載用途中能應對嚴格的環境條件，采用獨有端子結構的產品群。本章將介紹電源線路用共模濾波器。

目錄

DC輸入濾波器電路基本構成

正常（差分）模式噪聲和共模噪聲

車載ECU用DC-DC轉換器的趨勢

FM頻帶的噪聲變大的原因

TDK車載電源線路用共模濾波器的特點和產品陣容

總結

電源線路用共模濾波器的應對措施例子 (myTDK)

DC輸入濾波器電路基本構成

DC輸入濾波器電路的濾波構成受基板圖案的接地方法很大影響，需要根據使之衰減的頻帶和噪聲傳播途徑分別使用適當的部件。在EMI對策中，設計初期階段最好采用能配置電感器（L）、電容器（C）、共模濾波器（CMF）的圖案構成。

濾波器構成示例

正常（差分）模式噪聲和共模噪聲

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路之間并逆相流動，共模噪聲發生在電路線和接地線路之間并同相流動。采取噪聲對策時，需要確認是在哪種模式下發生的，使用適當的對策部件。
為正常模式噪聲使用電感器、電容器，為共模噪聲使用共模濾波器。

傳導噪聲的傳導方式

正常模式噪聲

流過電路線路的噪聲（在線路中逆相流動）

圖4

共模噪聲

流過框架地線的噪聲（與線路同相流動）

圖5

車載ECU用DC-DC轉換器的趨勢

不斷電子化的汽車搭載了很多ECU，需要采取共模噪聲的對策?，F在的汽車ECU的DC-DC轉換器為了避開AM頻帶，DC-DC轉換器的開關頻率變為2MHz，高頻范圍的噪音對策變得很重要。

圖6：各應用使用的頻帶

當開關頻率變為2MHz時噪聲的變化

傳導噪聲電壓法

條件：輸入5V-輸出1.2V/2A，無輸入濾波器
當開關頻率達到2MHz時，基本電波達到AM頻帶以上，FM頻帶的噪聲變大。

圖7：開關頻率：400KHz

圖8：開關頻率： 2MHz

作為參考，記載CISPR25 Level5(Peak)的標準值

FM頻帶的噪聲變大的原因

FM頻帶噪聲變大的原因是，當開關的上升速度變快時，高頻成分變大。由于框架接地的寄生電容，高頻成分的共模電流變得容易很快下降。

1）當開關的上升速度變快時，高頻成分變大。

圖9

圖10：梯形波的頻譜

2）頻率高的成分由于框架接地的寄生電容，共模電流變得容易很快下降。

圖11

根據接地方法，寄生電容的變化很大，所以很難預測共模噪聲，若要采取共模噪聲的對策，共模濾波器很有效

3）如果針對共模的噪聲對策不充分，導致誤動作的可能性增大。

假設頻率80MHz的噪聲電流1μA流過了20cm的電纜環面積20cm2。
距離1m的地方的電場強度的值是

ED＝ 0.084μV/m
EC＝9μV/m

即使是相同的電流值，共模電流的影響也很大（在上述例子中約為100倍）

各模式下的輻射大小
差動電流：ID
共模電流：IC
假設線路長度：L線間：ｓ
距離：d，
根據以下公式求得。

TDK車載電源線路用共模濾波器的特點和產品陣容

TDK正在擴大應對各種DC電源線路的大電流（最大到8A）的產品陣容。產品在廣泛的頻帶內確保高阻抗，使用溫度范圍應對“Ta（環境溫度）=-40~125℃”。

應對應用示例

產品陣容

Item			共模阻抗(at 100MHz)		直流電阻	額定電流	額定電壓	絕緣電阻
			(Ω) min.	(Ω) typ.	(mΩ) max.	(A) max.	(V) max.	(MΩ) max.
	ACT32P-102-2P-TL00	3.2x2.5x2.5	-	1000	250	0.65	80	10
	ACM55V-701-2PL-TL00(正在開發)	5.5x5.5x3.5	-	700	-	3.0	80
	ACM70V-701-2PL-TL00	7.0x6.0x3.5	500	700	15	4.0
	ACM90V-701-2PL-TL00	9.0x7.0x4.5	500	700	10	5.0
	ACM90V-152-2PL-TL00		1100	1500	16	3.6
	ACM12V-701-2PL-TL00	12.0x11.0x6.0	500	700	6	8.0
	ACM12V-172-2PL-TL00		1200	1700	12	4.8

表1

產品的特點

寬帶和高噪聲抑制效果

FM頻帶、Celllular頻帶等代表的頻帶也具有高共模阻抗。

低背設計

采用3.5mm Max. 的低背設計，最適合必須進行屏蔽的低背設計ECU。

總結

隨著DC-DC轉換器的工作頻率的高頻化，FM頻帶的噪聲對策越來越重要。關鍵是在采取EMI對策的基礎上，劃分正常模式噪聲和共模噪聲，特別是，由于共模引起的噪聲有時會受圖案及層構成、接地方法的影響。若要采取共模噪聲對策，共模濾波器很有效。如下圖所示，僅正常模式濾波器無法完全降低50MHz以上的噪聲，但同時使用共模濾波器可以降低50MHz以上的噪聲。
如果EMI因為共模噪聲不合格，使用共模濾波器采取對策很有效，但是之后追加時，需要進行設計變更，所以建議在設計階段時預先準備好可以搭載的圖案。

審核編輯：彭菁