快速充電電路的靜噪對策解決方案

前言

隨著智能手機功能的不斷豐富，電池容量呈逐漸增加的趨勢，同時出現(xiàn)“短時間內(nèi)完成充電”的需求。

因此，采用USB Type-C進行快充的方式逐漸增多。

快充系統(tǒng)所使用的DC-DC轉換器通過開關將直流轉換為矩形波以轉換電壓，因此會產(chǎn)生開關噪聲。

快充的充電電流值較大，因此與傳統(tǒng)充電器比較，其開關噪聲問題尤為突出。

快充的噪聲問題

快速充電器產(chǎn)生的噪聲通過基板上的圖案或電纜向空中輻射，并進入本機的無線接收天線，從而使接收靈敏度下降。接收靈敏度下降導致可接收范圍變小或接收速度降低，從而使設備性能下降。

啟動快充后…

噪聲問題案例

下面介紹因快充噪聲導致接收靈敏度下降的例子。

以下數(shù)據(jù)為快充開始前后的接收靈敏度確認值。條形向下延伸越多，靈敏度越高。

與未充電狀態(tài)比較，快充時的LTE low band (700～900Mhz) 接收靈敏度有所下降。

觀察噪聲分布

采用噪聲可視化工具確認問題是否來源于基板上的噪聲。

觀察基板上的噪聲分布及進入天線的噪聲，發(fā)現(xiàn)基板上的噪聲譜與耦合到天線的噪聲譜相似。

基板上的噪聲譜

耦合到天線的噪聲

噪聲傳導路徑

經(jīng)確認，噪聲的傳導路徑如下：DC-DC轉換器產(chǎn)生的噪聲從電源輸出線經(jīng)過平滑電容器傳導至基板地線，并從圖案向外輻射，最終進入天線。

[噪聲傳導路徑]
?①噪聲傳導至DC-DC轉換器的輸出線
?②噪聲從電源線經(jīng)過平滑電容器傳導至基板地線
?③傳導至基板地線的噪聲從圖案向外輻射，從而降低無線接收靈敏度

靜噪建議

根據(jù)剛才的調(diào)查結果，可以確認噪聲從DC-DC轉換器的輸出單元產(chǎn)生，推測在輸出單元中插入鐵氧體磁珠會有效果。同樣，輸入單元也容易產(chǎn)生噪聲，因此希望在輸入單元也使用鐵氧體磁珠。

快速充電時會產(chǎn)生大電流，請選用額定電流較高的鐵氧體磁珠。

另外，為應對無線載波頻率噪聲，應選擇高頻特性優(yōu)良的產(chǎn)品。

推薦的濾波器

BLE18PS系列最大支持8A，在GHz頻段上可以獲得高阻抗，適合該用途。

確認靜噪效果

在實機上確認了使用鐵氧體磁珠后的靜噪效果。

在平滑電容器前插入鐵氧體磁珠BLE18PS080SN1。

靜噪對接收靈敏度的改善效果

插入鐵氧體磁珠，以確認接收靈敏度的改善程度。

比較插入前后快充期間的靈敏度，可以確認在LTE Low band的700MHz-900MHz上，接收靈敏度有所改善。

確認靜噪后的噪聲分布變化

通過噪聲可視化工具確認噪聲已減少。

可以確認基板上分布的噪聲水平有所降低。

天線的噪聲水平降低

如下圖所示，可以確認進入天線的噪聲水平降低。

（參考）確認插入濾波器的影響

確認插入濾波器是否會影響DC-DC轉換器的效率。發(fā)現(xiàn)插入濾波器前后，效率未發(fā)生變化，由此可判斷對效率無不良影響。

其他靜噪要點

本次僅在DC-DC轉換器的輸出單元插入了濾波器，建議在輸入單元也插入濾波器。（BLE18PS080SN1）

本次的驗證示例中未出現(xiàn)問題，但有時輸入側也會因開關噪聲而出現(xiàn)問題。

濾波器插入點① 充電器IC的輸出單元 (平滑電容器前)
濾波器插入點② 充電器IC的輸入單元 (輸入電容器前)

本次介紹的噪聲濾波器

BLE18PS080SN1