去寄生电感降噪元件(LCT),为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL?

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去寄生电感降噪元件(LCT)

去寄生电感降噪元件(LCT)是通过一起使用去耦电容器,可降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL,大幅遏制高频带噪音的元件。对DC-DC转换器等引起的电源线上的数MHz~1GHz的高次谐波噪音,具有出众的遏制效果。

去寄生电感降噪元件(LCT),为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL?

产品概要

去寄生电感降噪元件(LCT)通过利用变压器技术,降低连接在LCT上的去耦电容器内部的ESL和在MLCC(多层陶瓷电容器)的从GND一侧端子至GND层的基板(通孔等)产生的ESL。从而很好地发挥MLCC具有的消除噪音性能,大幅遏制高频带噪音。

图1是10uF的MLCC单件(黒线)和将MLCC与LCT连接时(红线)的插入损耗特性比较。

去寄生电感降噪元件(LCT),为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL?


图1 LCT的消除噪音效果

通过连接LCT,在比MLCC的自振频率高的频带插入损耗变大。从而对由DC-DC转换器等引起的电源线上的数MHz~1GHz的高次谐波噪音,具有出众的遏制效果。

降低ESL的原理

去寄生电感降噪元件(LCT)在元件内部内置两个线圈。通过使这两个线圈靠得很近,成为相结合的变压器构造,从而在两个线圈的中间部分产生负互感(−M)。利用村田制作所的陶瓷多层技术,这负互感实现了高精度的稳定的M值。

去寄生电感降噪元件(LCT),为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL?


图2 等效电路

另外,零件外壳使用非磁性体(电介质材料),所以没有直流叠加特性,能对电流变化采取稳定的静噪措施。

去寄生电感降噪元件(LCT),为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL?


图3 内部构造示意图和外观图片

去耦电容器让电源噪音流向GND,降低噪音。可是在电容器内部有ESL(L3)。另外,在电容器至GND层之间也因通孔等而产生ESL(L4)。这些ESL降低了将噪音流向GND的性能。

LCT可以通过负互感(−M)来抵消这些ESL。L3+L4的值变为等于M值后,ESL被完全抵消,可以获得理想的电容器性能,让噪音有效流向GND层。

去寄生电感降噪元件(LCT),为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL?


图4 LCT的降噪原理

LCT的主要优点

去寄生电感降噪元件(LCT)最大的优点是能以少量元件采取静噪措施(节省空间和削减成本)。

因为去寄生电感降噪元件(LCT)能改进去耦电容器的消除噪音性能,所以能以较少的MLCC采取静噪措施。另外,还可以削减用于降低高次谐波噪音的小容量MLCC等。

图5是通过增加LCT来削减MLCC的电路示例。在这个电路中,即使削减10个MLCC后,噪音电平也比初期电路小。如是降圧转换器(Buck converter),则可用LCT有效消除漏至输入电源线的开关噪音。

去寄生电感降噪元件(LCT),为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL?


图5 通过增加LCT来削减MLCC的电路示例

图6是图5电路示例的传导噪音比较结果。

去寄生电感降噪元件(LCT),为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL?


图6 初期电路和装入LCT后的噪音比较

从图可知增加LCT后,即使削减10个MLCC也能降噪。尤其是在包括FM无线电频带的20至108MHz的频率,效果很大。

图7是用于行车记录仪的采用示例。类似方案也可实际应用于电子后视镜、行车记录仪、玩具。

去寄生电感降噪元件(LCT),为什么能够降低在电容器内部的ESL和在基板内产生的ESL?


图7 通过采用LCT,大幅削减了MLCC,降低了噪音。

主要用途

去寄生电感降噪元件(LCT)可用于受困于电源噪音的下列产品:
民生设备:照相机、游戏机、玩具、Digital Audio、Wi-Fi路由器、笔记本电脑;
产业设备:伺服放大器、相机传感器、控制板(CPU电源线)、基站、服务器、光传输装置;
车用设备:村田现在正在开发用于大电流的LCT和车载级LCT[用途详情请咨询村田]。
保健医疗设备:[用途详情请咨询村田]

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