快速充电电路的静噪对策解决方案

前言

随着智能手机功能的不断丰富，电池容量呈逐渐增加的趋势，同时出现“短时间内完成充电”的需求。

因此，采用USB Type-C进行快充的方式逐渐增多。

快充系统所使用的DC-DC转换器通过开关将直流转换为矩形波以转换电压，因此会产生开关噪声。

快充的充电电流值较大，因此与传统充电器比较，其开关噪声问题尤为突出。

快充的噪声问题

快速充电器产生的噪声通过基板上的图案或电缆向空中辐射，并进入本机的无线接收天线，从而使接收灵敏度下降。接收灵敏度下降导致可接收范围变小或接收速度降低，从而使设备性能下降。

启动快充后…

噪声问题案例

下面介绍因快充噪声导致接收灵敏度下降的例子。

以下数据为快充开始前后的接收灵敏度确认值。条形向下延伸越多，灵敏度越高。

与未充电状态比较，快充时的LTE low band (700～900Mhz) 接收灵敏度有所下降。

观察噪声分布

采用噪声可视化工具确认问题是否来源于基板上的噪声。

观察基板上的噪声分布及进入天线的噪声，发现基板上的噪声谱与耦合到天线的噪声谱相似。

基板上的噪声谱

耦合到天线的噪声

噪声传导路径

经确认，噪声的传导路径如下：DC-DC转换器产生的噪声从电源输出线经过平滑电容器传导至基板地线，并从图案向外辐射，最终进入天线。

[噪声传导路径]
 ①噪声传导至DC-DC转换器的输出线
 ②噪声从电源线经过平滑电容器传导至基板地线
 ③传导至基板地线的噪声从图案向外辐射，从而降低无线接收灵敏度

静噪建议

根据刚才的调查结果，可以确认噪声从DC-DC转换器的输出单元产生，推测在输出单元中插入铁氧体磁珠会有效果。同样，输入单元也容易产生噪声，因此希望在输入单元也使用铁氧体磁珠。

快速充电时会产生大电流，请选用额定电流较高的铁氧体磁珠。

另外，为应对无线载波频率噪声，应选择高频特性优良的产品。

推荐的滤波器

BLE18PS系列最大支持8A，在GHz频段上可以获得高阻抗，适合该用途。

确认静噪效果

在实机上确认了使用铁氧体磁珠后的静噪效果。

在平滑电容器前插入铁氧体磁珠BLE18PS080SN1。

静噪对接收灵敏度的改善效果

插入铁氧体磁珠，以确认接收灵敏度的改善程度。

比较插入前后快充期间的灵敏度，可以确认在LTE Low band的700MHz-900MHz上，接收灵敏度有所改善。

确认静噪后的噪声分布变化

通过噪声可视化工具确认噪声已减少。

可以确认基板上分布的噪声水平有所降低。

天线的噪声水平降低

如下图所示，可以确认进入天线的噪声水平降低。

（参考）确认插入滤波器的影响

确认插入滤波器是否会影响DC-DC转换器的效率。发现插入滤波器前后，效率未发生变化，由此可判断对效率无不良影响。

其他静噪要点

本次仅在DC-DC转换器的输出单元插入了滤波器，建议在输入单元也插入滤波器。（BLE18PS080SN1）

本次的验证示例中未出现问题，但有时输入侧也会因开关噪声而出现问题。

滤波器插入点① 充电器IC的输出单元 (平滑电容器前)
滤波器插入点② 充电器IC的输入单元 (输入电容器前)

本次介绍的噪声滤波器

BLE18PS080SN1