电源线噪声滤波器设计的仿真与案例

12月18日深圳举办的“拥抱5G与IoT时代——高性能被动元器件发展论坛”期间，村田电子贸易(深圳)有限公司高级工程师江林辉做了题为“汽车零部件电源线噪声对策的仿真与案例”演讲。

据江林辉介绍：“村田提供用于噪声滤波器设计支持的仿真工具，该工具可以根据从我们组件中选择的项目来计算和绘制滤波器电路的插入损耗特性，并绘制图形。为了证明仿真工具的有效性，最后比较了使用PCB的实际噪声抑制结果和仿真结果。”

据介绍，汽车当中所用12V输入5V输出电源会用到电容、磁珠以及电感，也可以使用它们的组合实现滤波器。

仿真因为要结合实际结果，这里选用一个12V输入5V输出的EUT，其电路简单，但EMI比较大，开关频率为380kHz。

需要测量0.15到108MHz下的传导发射情况。测试设备包括：线路阻抗稳定网络（LISN）、12V电池、频谱分析仪，以及吸波暗室。测试设置如下：

下图是测试结果，仿真将以此作为对比。

下图定义了这是差模还是共模噪声，这样就有利于选择滤波器。

差模噪声在全频段都占主导地位。但30MHz以后，共模噪声比较高。

基于这个噪声测试结果，就可以利用村田官网提供的滤波器仿真工具SimSurfing进行仿真，从而选择合适的滤波器。

仿真软件当中提供特征参数选择，包括动力总成/安全以及信息娱乐，以及电源输入端电感/磁珠/CMCC的额定电流、CMCC的额定电压以及目标降噪频率范围等。点击开始就可以生成滤波器的模型。然后也可以对所生成模型的参数进行进一步修改。

对于差模滤波，滤波器可以选择是只有电容（在1.5MHz左右滤波性能最好）、一个电感一个电容（在20MHz左右性能最好），以及π型滤波器（在全频段都比前两者好）。

最后就可以用前面的PCB进行验证。

共模噪声在高频比较突出，前面的滤波器滤波效果可能不够，因此还要为60MHz以后选择一个滤波器。

总结如下表所示。

另外，EDN小编问到2个问题：

○ 这个仿真软件是只针对村田的器件还是也可以用于通用器件？

○ 以及，对于汽车或消费类等不同类别，可靠性不一样，那么仿真表现的结果有什么不同？

对于第一个问题，江林辉答道，这里一般仅限于村田的料号，而如果用户想把友商料号的原始信息放进去，所做的工作量就比较大。

对于第二个问题，江林辉答道，这个仿真软件对于滤波器不需要考虑可靠性，而只要考虑电气性能。这里做出这种选择，是为了区分汽车娱乐、动力相关或消费类等元器件，因为它们的寿命不同。这样就可以避免用户选错。

以下文章来源于Murata村田中国 ，作者：赵明灿，EDN 电子技术设计
编辑：hfy