隨著智能手機功能的不斷豐富,電池容量呈逐漸增加的趨勢,同時出現“短時間內完成充電”的需求。因此,采用 USB Type-C 進行快充的方式逐漸增多。
快充系統所使用的 DC-DC 轉換器通過開關將直流轉換為矩形波以轉換電壓,因此會產生開關噪聲。
快充的充電電流值較大,因此與傳統充電器比較,其開關噪聲問題尤為突出。
快充的噪聲問題
快速充電器產生的噪聲通過基板上的圖案或電纜向空中輻射,并進入本機的無線接收天線,從而使接收靈敏度下降。接收靈敏度下降導致可接收范圍變小或接收速度降低,從而使設備性能下降。
啟動快充后…
噪聲問題案例
下面介紹因快充噪聲導致接收靈敏度下降的例子。
以下數據為快充開始前后的接收靈敏度確認值。條形向下延伸越多,靈敏度越高。
與未充電狀態比較,快充時的 LTE low band (700~900Mhz) 接收靈敏度有所下降。
觀察噪聲分布
采用噪聲可視化工具確認問題是否來源于基板上的噪聲。
觀察基板上的噪聲分布及進入天線的噪聲,發現基板上的噪聲譜與耦合到天線的噪聲譜相似。
基板上的噪聲譜
耦合到天線的噪聲
噪聲傳導路徑
經確認,噪聲的傳導路徑如下:DC-DC 轉換器產生的噪聲從電源輸出線經過平滑電容器傳導至基板地線,并從圖案向外輻射,最終進入天線。
[噪聲傳導路徑]
①噪聲傳導至 DC-DC 轉換器的輸出線
②噪聲從電源線經過平滑電容器傳導至基板地線
③傳導至基板地線的噪聲從圖案向外輻射,從而降低無線接收靈敏度
靜噪建議
根據剛才的調查結果,可以確認噪聲從 DC-DC 轉換器的輸出單元產生,推測在輸出單元中插入鐵氧體磁珠會有效果。同樣,輸入單元也容易產生噪聲,因此希望在輸入單元也使用鐵氧體磁珠。
快速充電時會產生大電流,請選用額定電流較高的鐵氧體磁珠。
另外,為應對無線載波頻率噪聲,應選擇高頻特性優良的產品。
BLE18PS 系列最大支持 8A,在 GHz 頻段上可以獲得高阻抗,適合該用途。
確認靜噪效果
在實機上確認了使用鐵氧體磁珠后的靜噪效果。
在平滑電容器前插入鐵氧體磁珠 BLE18PS080SN1。
靜噪對接收靈敏度的改善效果
插入鐵氧體磁珠,以確認接收靈敏度的改善程度。
比較插入前后快充期間的靈敏度,可以確認在 LTE Low band 的 700MHz-900MHz 上,接收靈敏度有所改善。
確認靜噪后的噪聲分布變化
通過噪聲可視化工具確認噪聲已減少。
可以確認基板上分布的噪聲水平有所降低。
天線的噪聲水平降低
(參考)確認插入濾波器的影響
確認插入濾波器是否會影響 DC-DC 轉換器的效率。發現插入濾波器前后,效率未發生變化,由此可判斷對效率無不良影響。
其他靜噪要點
本次僅在 DC-DC 轉換器的輸出單元插入了濾波器,建議在輸入單元也插入濾波器。(BLE18PS080SN1)
本次的驗證示例中未出現問題,但有時輸入側也會因開關噪聲而出現問題。
濾波器插入點① 充電器 IC 的輸出單元 (平滑電容器前)
濾波器插入點② 充電器 IC 的輸入單元 (輸入電容器前)
本次介紹的噪聲濾波器
BLE18PS080SN1
審核編輯 黃昊宇
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