如何应对USB大功率充电器DC-DC转换器的开关噪声？

2023-4-30 18:15| 发布者: 开心| 查看: 273| 评论: 0

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摘要: {本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}USB Power Delivery是一种供电标准，可以通过USB提供比以前更大、最大达到100W的电源功率。USB Power Delivery可以通过USB连接来为以前无法支持的PC和显示器等设备供电。另一个特征是可以瞬时切换供电侧和充 ...

{本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}USB Power Delivery是一种供电标准，可以通过USB提供比以前更大、最大达到100W的电源功率。USB Power Delivery可以通过USB连接来为以前无法支持的PC和显示器等设备供电。另一个特征是可以瞬时切换供电侧和充电侧，从而可以在不产生不必要的热量的情况下充电。

1. USB Power Delivery的普及

USB Power Delivery是一种供电标准，可以通过USB提供比以前更大、最大达到100W的电源功率。

USB Power Delivery可以通过USB连接来为以前无法支持的PC和显示器等设备供电。

另一个特征是可以瞬时切换供电侧和充电侧，从而可以在不产生不必要的热量的情况下充电。

随着USB Power Delivery的普及，出现了许多大功率USB充电器。

除了PC和显示器外，其他通过USB Power Delivery电源供电的设备也在增加，预计将来会进一步普及。

2. USB Power Delivery供电设备产生的噪音

USB充电器有内置的DC-DC转换器，因此可以根据供电对象设备来改变电压。

由于支持USB Power Delivery的大功率充电器具有较大的供电电流值，因此DC-DC转换器的开关噪声往往比以前的USB充电器更大。

该噪声是从连接充电器和供电对象设备的电缆发出的，有可能会干扰设备的工作和通信。

3. USB Power Delivery供电设备的噪声问题

我们使用USB Power Delivery测试基板对供电时的辐射噪声进行了调查。

将测试基板屏蔽并测量来自电缆的辐射噪声后，发现在500MHz或更低的频率下会产生宽带噪声，如下图所示。

在100到300MHz的范围内确认到特别强的辐射噪声，并且在该范围内相对于不必要辐射标准值的裕量也更小。

测量来自USB Power Delivery的辐射噪声

4. 噪声的发生源和路径

噪声发生源：

为了调查从电缆辐射出的噪声的发生源，我们使用了噪声可视化工具。

已确认到供电侧的电源线（DC-DC转换器及功率电感器）周边的噪声电平较高。

未供电和供电时，确认USB Power Delivery测试板（供电侧）上的噪声分布

对传导至测试基板的USB Type-C接头引脚的噪声进行测量，从测量结果可以确认，电源线和GND线的噪声电平在100至300MHz的范围内较高。

噪音的发生源：测量传导至USB Type-C接头引脚的噪声

噪声路径：

DC-DC转换器产生的噪声会传导至电缆并进行辐射，如下图所示：

噪声路径

在供电侧的DC-DC转换器中产生开关噪声
噪声通过电源线和GND线从USB接头泄漏到电缆
从电缆的电源线辐射出来

5. 使用共模扼流线圈的噪声对策方法

由于电源线和GND线的噪声电平较高而导致电缆出现噪声辐射，因此在DC-DC转换器输出部分的USB接头前面接入共模扼流线圈被认为是有效的。

使用共模扼流线圈的噪声对策方法：接入共模扼流线圈

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6. 确认噪音对策效果

我们用测试基板确认了通过共模扼流线圈实现的辐射噪声对策的效果。

将DLW5BTM142TQ2接入电源线和GND线。（出于加工原因，在此测试中将电缆的电源线和GND线切断后接入。