電源線噪聲濾波器設(shè)計(jì)的仿真與案例

12月18日深圳舉辦的“擁抱5G與IoT時(shí)代——高性能被動(dòng)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(jí)工程師江林輝做了題為“汽車零部件電源線噪聲對(duì)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(jì)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(xiàng)目來計(jì)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(shí)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(huì)用到電容、磁珠以及電感，也可以使用它們的組合實(shí)現(xiàn)濾波器。

仿真因?yàn)橐Y(jié)合實(shí)際結(jié)果，這里選用一個(gè)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(cè)量0.15到108MHz下的傳導(dǎo)發(fā)射情況。測(cè)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(cè)試設(shè)置如下：

下圖是測(cè)試結(jié)果，仿真將以此作為對(duì)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(gè)噪聲測(cè)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(dòng)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(diǎn)擊開始就可以生成濾波器的模型。然后也可以對(duì)所生成模型的參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步修改。

對(duì)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(gè)電感一個(gè)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(yàn)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(gè)濾波器。

總結(jié)如下表所示。

另外，EDN小編問到2個(gè)問題：

○ 這個(gè)仿真軟件是只針對(duì)村田的器件還是也可以用于通用器件？

○ 以及，對(duì)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(duì)于第一個(gè)問題，江林輝答道，這里一般僅限于村田的料號(hào)，而如果用戶想把友商料號(hào)的原始信息放進(jìn)去，所做的工作量就比較大。

對(duì)于第二個(gè)問題，江林輝答道，這個(gè)仿真軟件對(duì)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(dòng)力相關(guān)或消費(fèi)類等元器件，因?yàn)樗鼈兊膲勖煌＿@樣就可以避免用戶選錯(cuò)。

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(jì)
編輯：hfy