车载48V电源系统的EMC与噪声对策及元件解决方案
然而，车载48V电源系统的高电压容易导致噪声水平升高，因此噪声控制和EMC对策变得比以往更加重要。如果EMC措施不足，可能导致车载电子设备误动作或可靠性下降，因此有效的噪声控制和EMC对策至关重要。
本解决方案指南将介绍车载48V电源系统在噪声控制与EMC对策方面的最新案例，包括在车载48V电源线的DC/DC转换器中应用我司噪声对策元件的EMI抑制实践。如果您在车载48V电源系统的噪声控制或EMC对策方面遇到噪声问题，欢迎参考本指南。
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联系车载48V电源的导入背景与发展
用于ADAS/AD的SoC的TDP（TDK假设）
TDP: 散热设计功耗
（设计中的最大发热量）
随着高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶（AD）的普及，汽车领域的SoC（系统级芯片）的性能不断提升，AI功能的搭载也在快速推进。
因此，车载电子设备的功耗持续增加。传统的12V电源系统面临着电流增加导致线束重量上升、整车重量增加以及电力损耗增加的问题，这些都会影响车辆的续航里程和能效。
基于上述背景，车载48V电源系统的应用正在不断推进。采用48V电源后，在相同功率输出下，电流仅为原来的1/4，有助于实现线束轻量化、降低电力损耗和整车减重。因此，车载48V电源系统被视为实现下一代汽车电动化、高效化和长续航的关键技术，备受关注。
车载48V电源导入面临的挑战
噪声（EMC）风险增加
电压升高会导致开关噪声和传导噪声水平提升，需要比以往更严格的噪声与EMC对策。
元件选择与设计的复杂化
48V元件需具备更高的额定电压。同时，为抑制共模和差模噪声，必须采用多级滤波和高性能元件组合。
系统整体安全性与可靠性的保障
48V对人体的风险更高，因此必须进行短路、过电流、过电压等安全设计。需要兼顾EMC和安全对策，确保整车可靠性。
成本与空间的影响
采用高耐压元件和多级滤波器可能增加元件成本和PCB空间需求。但线束轻量化和配线成本降低等优势同样显著，因此需平衡整体设计。
车载48V电源系统中噪声控制对策的重要性
通过对比同一块电路板和元件配置下，采用兼容12V和48V的DC/DC转换器进行传导噪声（电压法）测试发现，车载48V电源系统的噪声水平明显高于12V系统（见图1）。这是由于48V系统的高输入电压在开关过程中能量增加，导致噪声成分被放大。尤其是在低频到高频的宽频带范围内，噪声水平差异显著，使得包括48V电源在内的车载系统EMC（电磁兼容性）对策成为重要课题。因此，车载48V电源系统必须引入滤波器等噪声对策和最优的噪声控制解决方案。
车载48V电源系统用噪声控制滤波元件的选择
图2展示了车载48V电源系统中噪声控制滤波器的安装示例。由于48V系统的噪声较12V系统更高，针对共模和差模噪声的多级滤波器更为有效。 表1汇总了各类滤波器及解决方案，表明最优滤波器选择有助于提升车载48V电源系统的可靠性和EMC性能。
| EMI Filter - Normal/Common Mode Countermeasures | EMI π-type Filter - Normal Mode Countermeasures | Input Capacitor - Stabilization, Low Noise | ||||
| 内容 | 随着48V系统的应用，电路间的 寄生电容增加，相比12V系统更 容易产生较高的共模噪声。 因此，采用共模扼流圈（CMC）的 专用滤波器进行噪声抑制尤为重要。 此外，在输入端增加X电容作为差模 对策，可以进一步提升噪声抑制效果。 | 低通π型滤波器能够有效抑 制由电源IC开关和寄生成分 引起的差模噪声。通过电容和 电感的组合，可使从低频到高 频的各种噪声成分衰减。 | 通过组合使用大容量和小容量 MLCC，可以实现电压线路的稳 定化并降低输入纹波电压。采用 在宽温度范围内具有低阻抗 特性的MLCC效果更佳。 | |||
| 主要部件解决方案 | MLCC | 
| MLCC |
| MLCC |
|
用于电源线 | 
| 用于电源线 | 
| |||
车载48V电源线噪声控制效果的实测案例
使用市售DC/DC转换器，验证了有无滤波器时的噪声抑制效果。设定输入电压和负载条件，对比了安装和未安装滤波器时的传导噪声（电压法），以评估其效果。
图3：传导噪声电压法测试环境
■DC/DC转换器条件
・输入电压：48V
・输出电压：12V
・开关频率：400kHz
・输出电流：7.2A
■测试环境
・测试地点：3米电波暗室
・频率范围：150kHz-108MHz
■测试项目
・传导噪声电压法
■测量结果
| ■无滤波器 | ||
| EMI Filter | EMI π-type Filter | Input Capacitor |
| - | - | C6-C10: CGA6M3X7S2A475K200AB |
| - | - | C11-C14: CGA3E2X7R2A103K080AA |
| ■有滤波器 | |||
| EMI Filter | EMI π-type Filter | Input Capacitor | |
| C1: CGA6P1X7R2A106K250AC | C2: CGA5L1X7R2A475K160AC | C6-C8: CGA6P1X7R2A106K250AC | 下载产品详细信息  |
| CMC: ACM12V-172-2PL-TL00 | L1: SPM7054VC-1R5M-D | C11-C14: CGA3E2X7R2A103K080AA | |
| C3-C4: CGA5L1X7R2A475K160AC | |||
| 3225mm/100V/10μF MLCC + 采用80V高阻抗共模电感（CMC） | 3216mm/100V/4.7μF MLCC + 采用70V额定功率电感器 | 减少MLCC数量：3225mm/100V/4.7μF 5个 → 优化为 3225mm/100V/10μF 3个 |
通过构建兼容共模和差模噪声的多级滤波器，实测证实可大幅抑制车载48V电源系统的噪声。此外，在各滤波器和输入电容中采用大容量MLCC，不仅提升了噪声对策效果，还实现了元件数量和安装空间的减少。这使得噪声控制更加高效可靠，对车载48V电源系统的EMC性能提升做出了重要贡献。
车载48V相关产品阵容
TDK可为48V线路提供多种产品。各类元件均有额定电压规定，请务必预留足够的安全裕度后使用。
Featured Products
| CGA6P1X7R2A106K250AC | 静电容量: 10uF 额定电压: 100V / 温度特性: X7R LxWxT: 3.2x2.5x2.5mm (1210) | 详细 |
|---|---|---|
| CGA5L1X7R2A475K160AC | 静电容量: 4.7uF 额定电压: 100V / 温度特性: X7R LxWxT: 3.2x1.6x1.6mm (1206) | 详细 |
| CGA4J1X7R2A225K125AC | 静电容量: 2.2uF 额定电压: 100V / 温度特性: X7R LxWxT: 2.0x1.25x1.25mm (0805) | 详细 |
■MLCC额定电压100V 车载级产品
| 系列 | 长 x 宽尺寸 mm (EIA) | 标准电极 | 树脂电极 | 大容量电容 （Mega Cap） | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CGA2* | 1.0 x 0.5 (0402) | 0.001 to 0.01 uF | 详细 | ||||
| CGA3* | 1.6 x 0.8 (0603) | 0.001 to 0.1 uF | 详细 | 0.001 to 0.1 uF | 详细 | ||
| CGA4* | 2.0 x 1.25 (0805) | 0.047 to 2.2 uF | 详细 | 0.001 to 1 uF | 详细 | ||
| CGA5* | 3.2 x 1.6 (1206) | 0.047 to 4.7 uF | 详细 | 0.1 to 2.2 uF | 详细 | ||
| CGA6* CNA6* | 3.2 x 2.5 (1210) | 1.0 to 10 uF | 详细 | 0.47 to 4.7 uF | 详细 | ||
| CGA8* | 4.5 x 3.2 (1812) | 1.5 to 2.2 uF | 详细 | ||||
| CGA9* CKG57* CAA57* | 5.7 x 5.0 (2220) | 3.3 to 15 uF | 详细 | 10 uF | 详细 | 1.0 to 47 uF | 详细 |
■电源线用共模扼流圈/滤波器 车规级产品
| 型号 | 长 x 宽 x 高尺寸 mm | 共模阻抗 (Z) | 直流电阻 | 定电流 | 额定电压 | 绝缘电阻 |
| |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| at 100MHz | 85℃ | 105℃ | 125℃ | |||||||
| (Ω) min. | (Ω) typ. | (mΩ) max. | (A) max. | (V) max. | (MΩ) max. | |||||
| ACT32P-102-2P-TL01 | 3.2x2.5x2.5 | 750 | 1000 | 150 | 0.8 | 0.8 | 0.7 | 80 | 10 | 详细 |
| ACM55V-701-2PL-TL00 | 5.5x5.5x3.5 | 500 | 700 | 17 | 4.7 | 4 | 3.1 | 80 | 10 | 详细 |
| ACM70V-701-2PL-TL00 | 7.0x6.0x3.5 | 500 | 700 | 15 | 5.5 | 4.8 | 4 | 80 | 10 | 详细 |
| ACM90V-701-2PL-TL00 | 9.0x7.0x4.5 | 500 | 700 | 10 | 8 | 7 | 5 | 80 | 10 | 详细 |
| ACM90V-152-2PL-TL00 | 1100 | 1500 | 16 | 5.4 | 4.5 | 3.6 | 80 | 10 | 详细 | |
| ACM12V-351-2PL-TL00 | 12.0x11.0x6.0 | 240 | 350 | 2.9 | 16 | 14 | 10 | 80 | 10 | 详细 |
| ACM12V-701-2PL-TL00 | 500 | 700 | 6 | 11 | 11 | 8 | 80 | 10 | 详细 | |
| ACM12V-172-2PL-TL00 | 1200 | 1700 | 12 | 7 | 6 | 4.8 | 80 | 10 | 详细 | |
* 适用于48V电源的额定电压电源线用电感器，请另行咨询。
■ESD/电压保护器件 车规级产品
总结：车载48V电源的噪声控制与TDK的全方位支持
随着车载48V电源系统的发展，噪声控制问题变得更加重要。实测案例表明，采用共模扼流圈、电感器和大容量MLCC组合的多级滤波器，可在宽频带范围内大幅降低噪声。此外，大容量MLCC的应用还实现了元件数量和安装空间的减少。
TDK不仅提供丰富的车载48V电源系统用噪声对策元件，还提供EMC测试服务和电路设计建议等多样化技术支持。如果您在车载48V电源系统的噪声对策方面遇到问题，TDK可从元件选型到评估验证，为您提供全方位支持。欢迎随时联系我们，共同提升车载48V电源系统的可靠性和EMC性能。
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