高频电源电路的噪声抑制分析

今天介绍一下电源电路的高频噪声抑制，首先我们了解一下两种传统噪声频率范围，AM和FM范围.

AM 的工作原理是根据正在发送的信息调制（改变）传输的信号或载波的幅度，而频率保持不变。FM技术就完全不同，后者通过改变波的频率对信息（声音）进行编码，并且幅度保持不变。AM的发射器和接收器更简单，所以也容易受到噪音影响，FM则反之。

AM和FM频率范围，我们这里以收音机为例说明，AM 收音机的频率范围为535 至1705 千赫兹，而 FM 收音机的频率范围更高，为 88 至 108 兆赫兹。对于 AM 广播，每 10 kHz 就有一个电台，每 200 kHz 就有一个 FM 电台。

再在电源电路中，共模扼流线圈可有效降低电源线上产生的噪声。传统车载设备中，电源线噪声抑制的主要对象是AM和FM频率范围内的噪声，并使用较大的元件来抑制低频噪声。然而，随着车载设备变得越来越复杂，还需要防止高于 AM 和 FM 范围的频率的噪声。

通过共模扼流线圈抑制产生的噪声使用如下所示的测量系统，测量了EUT从充当天线的电源线产生的噪声量，并验证了共模扼流线圈可以降低多少噪声。测量系统是基于汽车零部件噪声国际标准 CISPR 25

图1测量EUT噪声量并验证共模扼流线圈的改善作用

图2 不同频率对应不同天线类型

另外一种测量方式是BCI测试中共模扼流线圈的噪声抑制测试， BCI 测试是验证对外部噪声的抵抗力的测试。如果外部噪声进入 EUT，EUT 可能会发生故障。如果抗噪声能力低，即使频率较低的噪声也会导致故障。测量系统测量是通过国际 ISO 11452-4 汽车零部件噪声测试标准中规定的 BCI 测试替代方法进行的。

图3 外部噪声抗扰力测试

过去的AM/FM频率噪声抑制方法，足以抑制车载设备的噪声，但车载设备技术的最新进展使得还需要消除数百MHz频率的高频噪声。高频的共模扼流圈优于电源线上使用的传统共模扼流圈，因为其高频噪声抑制性能以及能够降低数百 MHz 频率的噪声。

图4 共模扼流圈被PCB寄生电容bypass

共模扼流线圈可以有效消除电源线的噪声。然而，正确的电路板设计对于实现这一结果至关重要。如果电路板的内层有接地层或电源层，则接地层和电源层与电路板顶层的图案之间会产生寄生电容。当接地/电源层平坦且均匀时，通过图案传播的噪声通过寄生电容穿过接地/电源层。通过共模扼流线圈后，通过寄生电容返回到图案，从而绕过共模扼流线圈。这种现象降低了共模扼流线圈的功效。这种情况下，噪声可以在PCB上绕过共模扼流圈。

图5 寄生电容对共模扼流圈的降级作用

由图中可以看出，共模扼流圈的两端的并联寄生电容越大，则对100M以上的高频噪声衰减作用会变弱，大大降低了共模扼流圈器件的作用。

图6 PCB改善寄生电容对共模扼流圈的影响

上图中一目了然，可以通过所示移除元件正下方的接地/电源层以阻止接地/电极层旁路路径来解决此类问题。

好了，今天的分享就到此为止，主要介绍高频电路中共模扼流圈的评估方式，作用，及在电路中的使用注意事项，希望可以有所帮助。