Murata 잡음 억제 Qi-표준 전원 공급 장치 모듈

무선 전원 공급 모듈의 잡음 문제

무선으로 전원을 공급할 때 음성 통신에 대한 수신 감도가 감소되었는지에 대한 연구를 실시했습니다. 무선으로 전원이 공급될 때 800MHz 대역에서 수신 감도가 감소한 것으로 확인되었습니다. 수신 감도도 모든 주파수에서 균일하게 감소했습니다.

잡음 생성/잡음 전파 메커니즘

Murata의 잡음 식별 연구 결과, 수신기 모듈에서 잡음이 발생할 가능성이 있는 메커니즘을 제안했습니다.

2가지 주요 잡음 소스가 있습니다.
• 첫 번째 소스는 충전기입니다.
두 번째 소스는 수신기 모듈에 위치한 수신기 IC입니다.

이 잡음은 수신기 모듈 보드에서 직접 방출되거나 전력선 또는 접지선을 통해 흐르다가 스마트폰 보드 또는 와이어에서 방출되는 것으로 추정됩니다. 이 잡음은 안테나로 전달될 때 수신 감도를 감소시킵니다.

무선 수신기 모듈 간단한 등가 회로 다이어그램
잡음 소스: (1) 충전기(수신기 코일로 흐름), (2) 수신기 IC
전파 모드: (1) 수신기 모듈 보드에서 방출 (2) 전원/접지 라인을 통해 흐름 → 스마트폰 보드 또는 와이어에서 방출됨

충전기에서 방출되는 잡음과 수신기 모듈 내에서 발생하는 잡음이 있습니다.

참고: 표준에 따르면 커패시터는 충전기의 송신기 코일과 직렬로 설치하고 커패시터는 수신기 모듈의 수신기 코일과 직렬로 설치하도록 되어 있습니다. 수신기 IC 다음의 커패시터는 정류 커패시터입니다. 전파 모드(2)의 와이어는 수신기 모듈과 스마트폰 및 스마트폰의 와이어를 연결하는 와이어를 의미합니다.

무선 수신기 모듈에 대한 잡음 억제 조치 다이어그램

잡음 억제 조치

Murata는 무선 수신기 모듈의 간단한 등가 회로(잡음 억제 회로)를 검토했습니다.

잡음 억제 회로
페라이트 비드는 그림 1(아래)에서와 같이 수신기 코일(2개 위치)의 베이스에 설치됩니다. 결과적으로, 충전기에서 방출되고 수신기 코일로 흐르는 잡음이 수신기 모듈 내에서 전파되는 것을 방지합니다.

페라이트 비드는 스마트폰에 연결된 전력선 및 접지선에 설치됩니다. 결과적으로 수신기 IC에서 발생하는 잡음이 스마트폰으로 유입되는 것을 방지합니다.

Murata는 콤팩트한 크기와 대용량 전류 지원이 특징인 BLM15PD800SN1 페라이트 비드를 사용을 권장합니다.

무선 수신기 모듈의 간단한 등가 회로(잡음 억제 조치)

다음 잡음 억제 조치는 음성 통신을 위한 수신 감도를 개선합니다.
(1) 수신기 코일 베이스에 있는 페라이트 비드(Murata는 BLM15PD800SN1 권장)
(2) 스마트폰에 연결된 전력선의 페라이트 비드(Murata는 BLM15PD800SN1 권장)
(3) 스마트폰에 연결된 접지 라인의 페라이트 비드(Murata는 BLM15PD800SN1 권장)

측정 (1)은 충전기에서 방출되고 수신기 코일로 흐르는 잡음에 효과적입니다.
조치 (2) 및 (3)는 수신기 IC에서 생성 되는 잡음에 효과적입니다.

참고: 충전기의 플럭스 누출이 클 경우 수신기 측에 대한 잡음 억제 조치는 수신 감도를 개선하지 못할 수 있습니다. 잡음 억제 조치는 충전기에서 완전히 구현되어야 합니다. 또한 충전기에서 방출되는 플럭스가 클 경우, 트랜스미터 코일에서 방출되는 잡음이 안테나로 직접 흐름니다. 따라서 페라이트 비드를 사용하는 조치는 효과적이지 않습니다. 이 경우, 전자파 흡수 시트를 수신 코일(전체 케이스에 부착하는 것처럼) 이상으로 확장하여 잡음이 안테나로 흐르지 않게 하고 수신 감도를 개선할 수 있습니다.

회로의 공진 주파수에 대한 영향

Murata는 위의 잡음 억제 조치가 충전기 작동에 부정적인 영향을 미치는지 연구했습니다.

이는 페라이트 비드를 설치할 때 회로(수신기 코일+ 시리즈 커패시터, 수신기 코일+ 시리즈 커패시터+ 병렬 커패시터)로 형성된 임피던스 특성이 변경되면 전력 전송 및 수신도 변경되기 때문에 문제가 됩니다.

Qi 표준에서는 다음과 같이 지정됩니다.
수신기 코일 + 직렬 커패시터의 공진 주파수 = 100kHz +5% -10%
수신기 코일 + 직렬 커패시터 + 병렬 커패시터의 공진 주파수 = 1,000kHz ±10%

Murata는 페라이트 비드가 설치되었을 때 회로(이 예제에서 수신기 코일 + 직렬 커패시터)의 임피던스 특성이 어떻게 변화하는지 계산했습니다. 이 값은 인덕턴스값과 정전용량값이 두 가지 다른 유형이라고 가정하여 계산했습니다.

조건 (1): 송신기 코일 = 25uH, 시리즈 C = 100nF
조건 (2): 송신기 코일 = 10uH, 시리즈 C = 250nF

조건(1)은 평가를 위해 제공된 시스템으로 설정된 실제 측정 값이며 조건(2)은 인덕턴스가 위 값의 절반 미만으로 떨어지도록 설정되었습니다. (이는 트랜스미터 코일의 인덕턴스가 작아지면서 페라이트 비드의 효과가 더욱 두드러지기 때문입니다.)

Murata는 페라이트 비드를 설치해도 회로의 임피던스 특성에 영향을 미치지 않는다고 판단했습니다. 따라서 Murata는 페라이트 비드가 설치되어 있더라도 충전기 작동에 미치는 영향은 경미하다고 여기고 있습니다.

참고: 수신기 코일의 인덕턴스값(약 10~20uH)에 비해 BLM15PD800SN1의 L 값은 210nH(LCR 미터로 측정된 실제값)에 불과하므로 공진 주파수는 변하지 않습니다.

잡음 억제 조치의 효과

Murata는 무선으로 전원이 공급될 때 수신 감도를 평가한 반면, 이전 섹션에 설명된 잡음 억제 조치를 구현했습니다.

그 결과 모든 주파수에 대해 수신 감도가 개선되었습니다. 이 샘플 평가에서, 수신 감도는 최대 5dB까지 개선되었으며 무선으로 전원이 공급되었을 때 수신 감도가 떨어졌습니다.

페라이트 비드를 사용한 잡음 억제 기능은 수신 감도를 상당히 개선할 수 있습니다.

수신기 모듈에 대한 잡음 억제 조치 요약

무선 수신기 모듈의 잡음 문제
충전기에서 발생하는 잡음은 송신기 코일에서 수신기 코일로 흐르고 무선 회로를 삽입하면 무선 회로의 수신 감도가 낮아집니다.

잡음 억제 조치
아래 그림과 페라이트 비드는 잡음 억제 조치를 구현하고 무선 회로의 수신 감도를 향상시키기 위해 수신기 회로에 사용됩니다.
(1) 수신기 코일 베이스에 페라이트 비드 설치(Murata는 BLM15PD800SN1권장)
(2) 스마트폰에 연결된 전력선에 페라이트 비드를 설치 (Murata는 BLM15PD800SN1 권장)
(3) 스마트폰에 연결된 접지 라인에 페라이트 비드 설치(Murata는 BLM15PD800SN1 권장)

무선 송신기 모듈에 대한 잡음 억제 조치
수신기 모듈에 이어 Murata는 송신기 모듈에서 억제해야 하는 잡음을 검사했습니다. 송신기 모듈에서 AC를 송신기 코일에 공급하는 데 사용되는 인버터는 잡음 소스입니다. 전원 공급 케이블에서 방출되는 잡음은 외부적으로 방출되고 송신기 코일 측으로 흐르는 잡음은 외부로 방출되어 스마트폰 장치에서 수신 감도를 줄입니다.
따라서 Murata는 잡음 방출을 방지하고 수신 감도 저하를 방지하기 위해 잡음 억제 조치를 권장합니다.

방출 잡음: (1) 송신기 코일 및 (2) 전원 공급 케이블
수신 감도: (1) 송신기 코일

첫째, Murata는 방출 잡음을 방지하기 위한 조치를 구현했습니다. 인버터에서 전원 케이블 측으로 누설되는 잡음과 송신기 측으로 누설되는 잡음으로 구성됩니다. 잡음 억제 회로는 각 위치에 설치됩니다. (억제 조치 (1) 및 (2))

방출 잡음은 주로 공통 모드에서 전송되는 잡음으로 구성되므로 공통 모드 초크 코일이 사용됩니다. 송신기 코일 측은 고주파 잡음이 많기 때문에 라인 바이패스 커패시터도 사용됩니다.

다음으로, Murata는 수신 감도 저하를 방지하기 위한 조치를 구현했습니다. 방출 잡음을 방지하기 위해 트랜스미터 코일 측에 있는 것과 동일한 방식으로 잡음 억제 조치를 구현했습니다. 공통 모드 초크 코일 및 라인 바이패스 커패시터를 사용했습니다. 결과적으로 수신 감도는 최대 12dB까지 개선되었습니다.

요약

송신기 모듈의 잡음 억제 조치를 요약하기 위해:
• 송신기 모듈의 인버터는 잡음의 소스이며, 잡음이 전원 공급 케이블 측과 송신기 코일 측으로 흐르고 방출되어 방출 잡음이 발생하고 수신 감도가 저하됩니다.
• 공통 모드 초크 코일과 커패시터를 결합한 필터가 방출 잡음을 억제하고 수신 감도의 강하를 방지하기 위해 인버터 전원 공급 케이블 측과 송신기 코일 측에 설치되었습니다.

커뮤니티 포럼

Murata 커뮤니티 포럼 은 다양한 토론 주제, 인기 블로그, 기사로 검색 가능한 콘텐츠를 제공합니다. Murata의 광범위한 시장 지원 팀은 개방형 문제를 논의하기 위해 정기적으로 검토를 실시하므로 질의에 대해 시기 적절한 방식으로 답변할 수 있습니다. 포럼 콘텐츠는 대중이 자유롭게 이용할 수 있습니다. 하지만 사용자는 로그인하여 질문이나 답변을 게시해야 합니다. 등록은 무료입니다.