Murata Modules d'alimentation de norme Qi à suppression de bruit

Problèmes de bruit dans les modules d'alimentation sans fil

Une étude a été menée pour déterminer si la sensibilité de réception pour la communication vocale était réduite lors de l'alimentation sans fil. Il a été déterminé que la sensibilité de réception était réduite dans la bande de 800 MHz lorsque l'alimentation était fournie sans fil. Une réduction de la sensibilité de réception s'est également produite uniformément dans toutes les fréquences.

Mécanisme de génération de bruit/de propagation de bruit

Suite à l'étude d'identification du bruit menée par Murata, un mécanisme par lequel le bruit est probablement généré dans le module récepteur a été proposé.

Il existe deux sources principales de bruit.
• La première source est le chargeur.
• La deuxième source est le CI récepteur, situé dans le module récepteur.

Ce bruit est probablement émis directement par la carte du module récepteur ou se propage peut-être à travers la ligne d’alimentation ou la ligne de terre et émis par la carte ou les fils du smartphone. Ce bruit crée une réduction de la sensibilité de réception lorsqu'il se dirige vers l'antenne.

Schéma d’un circuit équivalent simple du module récepteur sans fil
Source de bruit : (1) Chargeur (part vers la bobine réceptrice), (2) Récepteur CI
Mode de propagation : (1) Émis par la carte du module récepteur, (2) Traverse la ligne d’alimentation / de mise à la terre émise par la carte ou les fils du smartphone

Il y a du bruit émis par le chargeur et du bruit se produisant dans le module récepteur.

Remarque : la norme spécifie que les condensateurs doivent être installés en série avec la bobine émettrice du chargeur et que les condensateurs doivent être installés en série et en parallèle avec la bobine réceptrice du module récepteur. Les condensateurs après le CI récepteur sont des condensateurs de redressement. Les fils en mode propagation (2) désignent les fils reliant le module récepteur et le smartphone et les fils dans le smartphone.

Schéma des mesures de suppression du bruit pour les modules récepteurs sans fil

Mesures de suppression du bruit

Murata a ensuite examiné le circuit simple équivalent (circuit de suppression du bruit) du module récepteur sans fil.

Circuit de suppression du bruit
Les perles de ferrite sont installées à la base de la bobine réceptrice (deux emplacements) comme illustré sur l'illustration 1 (ci-dessous). En conséquence, le bruit émis par le chargeur et se dirigeant vers la bobine réceptrice est empêché de se propager à l’intérieur du module récepteur.

Des perles de ferrite sont installées dans la ligne d'alimentation et la ligne de masse connectées au smartphone. De ce fait, le bruit généré par le CI récepteur est empêché de s'écouler vers le smartphone.

Murata recommande l’utilisation des perles de ferrite BLM15PD800SN1, qui disposent d’une taille compacte et prennent en charge les courants élevés.

Circuit équivalent simple d’un module récepteur sans fil (mesures de suppression du bruit)

Les mesures de suppression du bruit suivantes fournissent une sensibilité de réception améliorée pour la communication vocale.
(1) Perles de ferrite à la base de la bobine réceptrice (Murata recommande BLM15PD800SN1)
(2) Une perle de ferrite sur la ligne d’alimentation connectée au smartphone (Murata recommande BLM15PD800SN1)
(3) Une perle de ferrite sur la ligne de terre connectée au smartphone (Murata recommande BLM15PD800SN1)

La mesure (1) est efficace pour le bruit émis par le chargeur et qui s’écoule vers la bobine réceptrice.
Les mesures (2) et (3) sont efficaces pour le bruit généré dans le CI récepteur.

Remarque : si la fuite de flux du chargeur est importante, les mesures de suppression du bruit du côté récepteur peuvent ne pas améliorer la sensibilité de réception. Des mesures de suppression du bruit doivent également être pleinement mises en œuvre au niveau du chargeur. De plus, si la fuite de flux du chargeur est importante, le bruit émis par la bobine de l'émetteur s'écoulera directement vers l'antenne. Par conséquent, les mesures qui utilisent des perles de ferrite ne seront pas efficaces. Dans ce cas, la feuille d’absorption des ondes électromagnétiques peut être agrandie au-delà de la bobine de réception (comme si elle était fixée sur l’ensemble du boîtier) pour empêcher le bruit se propage vers l’antenne et améliorer la sensibilité de réception.

Effet sur la fréquence de résonance du circuit

Murata a étudié si les mesures de suppression du bruit dans la figure ci-dessus avaient un effet négatif sur le fonctionnement du chargeur.

C’est un problème parce que, si les caractéristiques d’impédance formées par le circuit (bobine réceptrice + condensateur série, bobine réceptrice + condensateur série + condensateur parallèle) sont modifiées lorsque des perles de ferrite sont installées, la transmission et la réception de puissance changent également.

Dans la norme Qi, sont spécifiées :
Fréquence de résonance pour la bobine réceptrice + série condensateur = 100 kHz +5 % -10 %
Fréquence de résonance pour la bobine réceptrice + série condensateur + condensateur parallèle = 1 000 kHz ±10 %

Murata a calculé comment les caractéristiques d’impédance du circuit (bobine réceptrice + condensateur série dans cet exemple) changent lorsque des perles de ferrite ont été installées. Ceci a été calculé en supposant que la valeur d'inductance et la valeur de capacité étaient de deux types différents.

Condition (1) : Bobine émettrice = 25 μH, Série C = 100 nF
Condition (2) : Bobine émettrice = 10 μH, Série C = 250 nF

La condition (1) est la valeur effectivement mesurée qui a été réglée sur le système prévu pour l'évaluation, et la condition (2) a été définie de sorte que l'inductance tombe à moins de la moitié de la valeur ci-dessus. (c'est parce que l'effet des perles de ferrite devient plus prononcé à mesure que l'inductance de la bobine émettrice est réduite.)

Murata a déterminé que l'installation des perles de ferrite n'avait aucun effet sur les caractéristiques d'impédance du circuit. Par conséquent, Murata pense que même si des perles de ferrite sont installées, leur effet sur le fonctionnement du chargeur est faible.

Remarque : par rapport à la valeur d'inductance (environ 10 µH à 20 µH) de la bobine réceptrice, la valeur L du BLM15PD800SN1 est une faible valeur de seulement 210 nH (valeur réelle mesurée par RLC mètre), et donc la fréquence de résonance reste inchangée.

Effet des mesures de suppression du bruit

Murata a évalué la sensibilité de réception lorsque l'alimentation est fournie sans fil tandis que les mesures de suppression du bruit décrites dans la section précédente ont été mises en œuvre.

En conséquence, la sensibilité de réception s'est améliorée pour toutes les fréquences. Dans cet exemple d'évaluation, la sensibilité de réception s'est améliorée jusqu'à 5 dB, et la baisse de sensibilité de réception lorsque l'alimentation était fournie sans fil était nulle.

Les mesures de suppression du bruit utilisant des perles de ferrite permettent une amélioration significative de la sensibilité de réception.

Résumé des mesures de Suppression du bruit pour les Modules récepteurs

Problèmes de bruit pour les modules récepteurs sans fil
Le bruit généré par le chargeur traverse la bobine émettrice vers la bobine réceptrice, l’insertion d’un circuit sans fil réduit la sensibilité de réception du circuit sans fil.

Mesures de suppression du bruit
Comme illustré ci-dessous, des perles de ferrite sont utilisées sur le circuit récepteur pour mettre en œuvre des mesures de suppression du bruit et améliorer la sensibilité de réception du circuit sans fil.
(1) Installation de perles de ferrite à la base de la bobine réceptrice (Murata recommande BLM15PD800SN1)
(2) Installation d’une perle de ferrite sur la ligne d’alimentation connectée au smartphone (Murata recommande BLM15PD800SN1)
(3) Installation d’une perle de ferrite sur la ligne de terre connectée au smartphone (Murata recommande BLM15PD800SN1)

Mesures de suppression du bruit pour les modules émetteurs sans fil
Après le module récepteur, Murata a examiné le bruit qui doit être supprimé dans le module émetteur. Dans le module émetteur, l’onduleur utilisé pour fournir du courant alternatif à la bobine émettrice est une source de bruit. Le bruit émis par le câble d’alimentation devient un problème en tant que bruit émis à l’extérieur, et le bruit qui s’écoule du côté de la bobine émettrice est émis de manière externe, réduisant ainsi la sensibilité de réception de l’unité smartphone.
Par conséquent, Murata recommande des mesures de suppression du bruit pour prévenir les émissions de bruit et prévenir les baisses de sensibilité de réception.

Bruit d’émission : (1) Bobine émettrice et (2) Câble d’alimentation
Sensibilité de réception : (1) Bobine émettrice

Tout d'abord, Murata a mis en œuvre les mesures de prévention des émissions sonores. Il s'agit du bruit qui s'écoule du côté du câble d'alimentation depuis l'onduleur et du bruit qui s'écoule du côté de l'émetteur. Des circuits de suppression du bruit sont installés pour chaque emplacement. (mesures de suppression (1) et (2))

Étant donné que le bruit d'émission se compose principalement de bruit transmis en mode commun, une bobine d'arrêt en mode commun est utilisée. Un condensateur de dérivation de ligne est également utilisé car le côté bobine émettrice contient une grande quantité de bruit haute fréquence.

Ensuite, Murata a mis en place des mesures pour éviter les baisses de sensibilité de réception. Les mesures de suppression du bruit ont été mises en œuvre de la même manière que celles du côté de la bobine émettrice pour éviter les émissions de bruit. Une bobine d'arrêt en mode commun et un condensateur de dérivation de ligne ont été utilisés. En conséquence, la sensibilité de réception a été améliorée jusqu'à 12 dB.

Récapitulatif

Pour résumer les mesures de suppression du bruit pour les modules émetteurs :
• L’onduleur du module émetteur est une source de bruit, et le bruit circule et est émis vers le côté câble d’alimentation et le côté bobine émettrice, ce qui entraîne un bruit d’émission et une réduction de la sensibilité de réception.
• Les filtres combinant une bobine d’arrêt en mode commun et un condensateur ont été installés côté câble d’alimentation de l’onduleur et côté bobine émettrice pour supprimer le bruit d’émission et éviter les baisses de sensibilité de réception.

Forum communautaire

Le forum communautaire Murata fournit un contenu consultable avec divers sujets de discussion, blogs populaires et articles. L'équipe de soutien au marché élargi de Murata organise régulièrement des réunions afin de débattre des problèmes en suspens, ce qui permet de répondre aux demandes en temps opportun. Le contenu du forum est librement accessible au public. Toutefois, les utilisateurs doivent se connecter pour publier des questions ou des réponses. L'inscription est gratuite.