车载电源线路用共模滤波器

安全性和舒适性不断增强的汽车中搭载了很多电子设备。电子电路分为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推出多种产品阵容，准备了追求小型薄型化的产品群，以及为了在车载用途中能应对严格的环境条件而采用独有端子结构的产品群。本期推文将为您介绍的是适用于电源线路的共模滤波器。

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

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，以使用适当的对策部件。正常模式噪声需要使用电感器、电容器，共模噪声则需要使用共模滤波器。

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

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

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。

传导噪声电压法

图7：开关频率:400KHz  

图8：开关频率:2MHz

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。

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，

根据左侧公式求得。

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℃”。以下为应用示例。

产品阵容

产品特点

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。

高质量制造

已进行自动化生产及无卤应对。

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对策的基础上需要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模式及层构成、接地方法的影响。若要采取共模噪声对策，共模滤波器能发挥有效的作用。如下图所示，仅正常模式滤波器则无法完全降低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，使用共模滤波器将会是一个有效的对策，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模式。