电源线路用共模滤波器的特点

安全性和舒适性不断增强的汽车搭载了很多电子设备。电子电路有信号线路和电源线路，需要分别采取防噪声对策。TDK的共模滤波器的特点是可以根据用途分别提出多种产品阵容，准备了追求小型薄型化的产品群、为了在车载用途中能应对严格的环境条件，采用独有端子结构的产品群。本章将介绍电源线路用共模滤波器。

目录

DC输入滤波器电路基本构成

正常（差分）模式噪声和共模噪声

车载ECU用DC-DC转换器的趋势

FM频带的噪声变大的原因

TDK车载电源线路用共模滤波器的特点和产品阵容

总结

电源线路用共模滤波器的应对措施例子 (myTDK)

DC输入滤波器电路基本构成

DC输入滤波器电路的滤波构成受基板图案的接地方法很大影响，需要根据使之衰减的频带和噪声传播途径分别使用适当的部件。在EMI对策中，设计初期阶段最好采用能配置电感器（L）、电容器（C）、共模滤波器（CMF）的图案构成。

滤波器构成示例

正常（差分）模式噪声和共模噪声

传导噪声有正常（差分）模式噪声和共模噪声两种。正常模式噪声发生在电路线路之间并逆相流动，共模噪声发生在电路线和接地线路之间并同相流动。采取噪声对策时，需要确认是在哪种模式下发生的，使用适当的对策部件。
为正常模式噪声使用电感器、电容器，为共模噪声使用共模滤波器。

传导噪声的传导方式

正常模式噪声

流过电路线路的噪声（在线路中逆相流动）

图4

共模噪声

流过框架地线的噪声（与线路同相流动）

图5

车载ECU用DC-DC转换器的趋势

不断电子化的汽车搭载了很多ECU，需要采取共模噪声的对策。现在的汽车ECU的DC-DC转换器为了避开AM频带，DC-DC转换器的开关频率变为2MHz，高频范围的噪音对策变得很重要。

图6：各应用使用的频带

当开关频率变为2MHz时噪声的变化

传导噪声电压法

条件：输入5V-输出1.2V/2A，无输入滤波器
当开关频率达到2MHz时，基本电波达到AM频带以上，FM频带的噪声变大。

图7：开关频率：400KHz

图8：开关频率： 2MHz

作为参考，记载CISPR25 Level5(Peak)的标准值

FM频带的噪声变大的原因

FM频带噪声变大的原因是，当开关的上升速度变快时，高频成分变大。由于框架接地的寄生电容，高频成分的共模电流变得容易很快下降。

1）当开关的上升速度变快时，高频成分变大。

图9

图10：梯形波的频谱

2）频率高的成分由于框架接地的寄生电容，共模电流变得容易很快下降。

图11

根据接地方法，寄生电容的变化很大，所以很难预测共模噪声，若要采取共模噪声的对策，共模滤波器很有效

3）如果针对共模的噪声对策不充分，导致误动作的可能性增大。

假设频率80MHz的噪声电流1μA流过了20cm的电缆环面积20cm2。
距离1m的地方的电场强度的值是

ED＝ 0.084μV/m
EC＝9μV/m

即使是相同的电流值，共模电流的影响也很大（在上述例子中约为100倍）

各模式下的辐射大小
差动电流：ID
共模电流：IC
假设线路长度：L线间：ｓ
距离：d，
根据以下公式求得。

TDK车载电源线路用共模滤波器的特点和产品阵容

TDK正在扩大应对各种DC电源线路的大电流（最大到8A）的产品阵容。产品在广泛的频带内确保高阻抗，使用温度范围应对“Ta（环境温度）=-40~125℃”。

应对应用示例

产品阵容

Item			共模阻抗(at 100MHz)		直流电阻	额定电流	额定电压	绝缘电阻
			(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(正在开发)	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

产品的特点

宽带和高噪声抑制效果

FM频带、Celllular频带等代表的频带也具有高共模阻抗。

低背设计

采用3.5mm Max. 的低背设计，最适合必须进行屏蔽的低背设计ECU。

总结

随着DC-DC转换器的工作频率的高频化，FM频带的噪声对策越来越重要。关键是在采取EMI对策的基础上，划分正常模式噪声和共模噪声，特别是，由于共模引起的噪声有时会受图案及层构成、接地方法的影响。若要采取共模噪声对策，共模滤波器很有效。如下图所示，仅正常模式滤波器无法完全降低50MHz以上的噪声，但同时使用共模滤波器可以降低50MHz以上的噪声。
如果EMI因为共模噪声不合格，使用共模滤波器采取对策很有效，但是之后追加时，需要进行设计变更，所以建议在设计阶段时预先准备好可以搭载的图案。

审核编辑：彭菁