USB Type-C快充的開關噪聲怎么解決？

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“短時間內完成充電”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。

以下數據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

經確認，噪聲的傳導路徑如下：DC-DC 轉換器產生的噪聲從電源輸出線經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

根據剛才的調查結果，可以確認噪聲從 DC-DC 轉換器的輸出單元產生，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

（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問題，但有時輸入側也會因開關噪聲而出現問題。

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

審核編輯 黃昊宇