村田共模扼流線圈，針對(duì)車(chē)載應(yīng)用的高頻噪聲

近年來(lái)，隨著ADAS(高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))精度的提高，汽車(chē)行業(yè)開(kāi)始安裝大量毫米波雷達(dá)、LiDAR等高速傳感設(shè)備。如果噪聲從外部進(jìn)入這些設(shè)備，系統(tǒng)可能無(wú)法正常工作。相反，如果這些設(shè)備產(chǎn)生噪聲，則可能會(huì)對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生不利影響，因此噪聲對(duì)策非常重要。

今年四月村田針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用推出了村田首款支持大電流(最大1.2A)和寬頻帶的3225尺寸、用于電源線的繞線共模扼流線圈DLW32PH122XK2。本文將對(duì)該新產(chǎn)品的汽車(chē)領(lǐng)域降噪對(duì)策的效果進(jìn)行介紹。

一、車(chē)載電源線降噪對(duì)策現(xiàn)狀

車(chē)載市場(chǎng)正不斷擴(kuò)充ADAS、自動(dòng)駕駛、V2X、車(chē)載信息系統(tǒng)等的應(yīng)用。由于此類(lèi)應(yīng)用要處理龐大的信息，因此為了執(zhí)行處理，內(nèi)部處理信號(hào)的處理速度亦不斷高速化。另一方面，由于部件數(shù)量增多，安裝密度增大，因此要求部件小型化。此外，隨著可進(jìn)行高速信息通信的無(wú)線通信應(yīng)用的擴(kuò)大，要求應(yīng)對(duì)更高頻的噪聲。

共模扼流線圈可有效降低電源線輻射的噪聲。以往車(chē)載設(shè)備電源線的主要降噪目標(biāo)是針對(duì)AM及FM頻帶的頻率，因此使用大型部件應(yīng)對(duì)低頻噪音。然而隨著車(chē)載設(shè)備的快速發(fā)展，要求采取高于AM及FM頻帶的高頻降噪對(duì)策(下圖)。

電源線降噪對(duì)策使用的共模扼流線圈產(chǎn)品系列

為了應(yīng)對(duì)上述發(fā)展趨勢(shì)，村田制作所完成了適合小型高頻降噪對(duì)策的電源線用共模扼流線圈DLW32PH122XK2的商品化。

下面我們來(lái)介紹一下DLW32PH122XK2降噪對(duì)策的效果，并就基板設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵因素加以說(shuō)明。

二、共模扼流線圈的輻射噪聲降噪效果

在如下所述的測(cè)量系統(tǒng)中，我們對(duì)從EUT將電源電纜作為天線輻射的噪聲進(jìn)行了測(cè)量，并明確了可基于共模扼流線圈降低噪聲的效果。

測(cè)量系統(tǒng)：依據(jù)車(chē)載國(guó)際噪聲管制標(biāo)準(zhǔn)CISPR25

本次測(cè)量的EUT在200MHz-800MHz范圍內(nèi)產(chǎn)生了噪聲，但通過(guò)插入DLW32PH122KX2，大幅降低了該范圍內(nèi)的噪聲。

下圖為輻射的噪聲的降噪效果評(píng)估結(jié)果：

噪聲評(píng)估結(jié)果(垂直極化波、AVE檢波)

三、共模扼流線圈BCI試驗(yàn)的降噪效果

BCI試驗(yàn)是驗(yàn)證對(duì)來(lái)自外部的噪聲的耐受性的試驗(yàn)。

若外部噪聲進(jìn)入，可能會(huì)引起EUT誤動(dòng)作。如果抗噪性差，即使很小的噪聲也會(huì)引起誤動(dòng)作。本試驗(yàn)對(duì)插入DLW32PH122XK2后可達(dá)到的改進(jìn)程度進(jìn)行了驗(yàn)證。

測(cè)量系統(tǒng)：按照車(chē)載國(guó)際噪聲管制標(biāo)準(zhǔn)ISO11452-4規(guī)定的BCI試驗(yàn)置換法實(shí)施了測(cè)量

本次測(cè)量的EUT，在注入了360～400MHz的噪聲后，DC/DC轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)停止，發(fā)生了輸出電壓變成0V的誤動(dòng)作。通過(guò)插入DLW32PH122KX2，大幅降低了該范圍的噪聲，提高了對(duì)誤動(dòng)作的噪聲容限(下圖)。

插入DLW32PH122KX2后不發(fā)生誤動(dòng)作導(dǎo)入電流

村田推薦

DLW32PH122XK2是村田通過(guò)將特有的繞線和接合技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化和材料技術(shù)相組合，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出的3225尺寸的小型、能夠用一個(gè)元件在從數(shù)十MHz頻帶到數(shù)GHz頻帶的寬頻帶范圍內(nèi)實(shí)施噪聲對(duì)策、支持額定電流為最大1.2A的電源線的繞線共模扼流線圈，并于今年四月實(shí)現(xiàn)了商品化。

主要規(guī)格

產(chǎn)品名稱(chēng)：DLW32PH122XK2

尺寸：3.2×2.5×2.5mm

額定電壓：60Vdc

阻抗：@100MHz900Ω typ.

阻抗：@1GHz1200Ω±20%

額定電流：1200mA

四、總結(jié)

在車(chē)載設(shè)備的降噪對(duì)策中，以往AM/FM帶的降噪對(duì)策就可充分應(yīng)對(duì)，但是近年來(lái)隨著車(chē)載設(shè)備的不斷進(jìn)步，要求消除數(shù)百M(fèi)Hz的噪聲。

相較原來(lái)的電源線用共模扼流線圈，共模扼流線圈DLW32PH112XK2的高頻帶降噪性能更出眾，可應(yīng)對(duì)數(shù)百M(fèi)Hz的噪聲。

參考：考慮噪聲途徑的基板設(shè)計(jì)

共模扼流線圈可以有效地消除經(jīng)由電源線的噪聲，但是要發(fā)揮該性能，基板的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。

若基板內(nèi)層存在GND面和電源面，就會(huì)在與表面的圖案之間產(chǎn)生寄生電容(下圖)。

高頻噪聲傳導(dǎo)路徑

如果GND/電源面是均勻的平面，通過(guò)圖案的噪聲則經(jīng)由寄生電容通過(guò)GND/電源面，通過(guò)共模扼流線圈后再經(jīng)由寄生電容返回圖案，結(jié)果就會(huì)繞過(guò)共模扼流線圈。

這種現(xiàn)象就會(huì)降低共模扼流線圈的效果(下圖)。

基于寄生電容的DLW32PH的特性變化

如下圖所示，解決此類(lèi)問(wèn)題的有效辦法就是刪除部件正下方的GND/電源面，切斷GND/電極面的旁通路徑。

阻止高頻噪聲，基板設(shè)計(jì)很關(guān)鍵