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亚博vip网页版-深度解析有效降低传导辐射干扰的小技巧

时间:2021-11-19 11:46编辑:admin来源:亚博vip网页版当前位置:主页 > 养花知识 > 花与健康 >
本文摘要:仍然以来,设计中的电磁干扰(EMI)问题十分令人困惑,特别是在是在汽车领域。为了尽量的增大电磁干扰,设计人员一般来说不会在设计原理图和绘制布局时,通过减少低di/dt的环路面积以及电源切换速率来增大噪声源。但是,有时无论布局和原理图的设计多么慎重,依然无法将传导EMI减少到所需的水平。 这是因为噪声不仅各不相同电路宿主参数,还与电流强度有关。另外,电源关上和重开的动作不会产生不倒数的电流,这些不倒数电流不会在输出电容上产生电压纹波,从而减少EMI。

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仍然以来,设计中的电磁干扰(EMI)问题十分令人困惑,特别是在是在汽车领域。为了尽量的增大电磁干扰,设计人员一般来说不会在设计原理图和绘制布局时,通过减少低di/dt的环路面积以及电源切换速率来增大噪声源。但是,有时无论布局和原理图的设计多么慎重,依然无法将传导EMI减少到所需的水平。

这是因为噪声不仅各不相同电路宿主参数,还与电流强度有关。另外,电源关上和重开的动作不会产生不倒数的电流,这些不倒数电流不会在输出电容上产生电压纹波,从而减少EMI。因此,有适当使用一些其他方法来提升传导EMI的性能。本文主要辩论的是引进输出滤波器来杂讯噪声,或减少屏蔽车顶来锁噪声。

图1EMI滤波器转身简图图1是一个修改的EMI滤波器,还包括共模(CM)滤波器和差模(DM)滤波器。一般来说,DM滤波器主要用作杂讯大于30MHz的噪声(DM噪声),CM滤波器主要用作杂讯30MHz至100MHz的噪声(CM噪声)。

但只不过这两个滤波器对于整个频段的EMI噪声都有一定的抑制作用。图2表明了一个不带上滤波器的输出引线噪声,还包括相反噪声和正向噪声,并标示了这些噪声的峰值水平和平均水平。

其中,该被测系统主要使用芯片LMR14050SSQDDARQ1输入5V/5A,并给先前芯片TPS65263QRHBRQ1供电,同时输入1.5V/3A,3.3V/2A以及1.8V/2A。这两个芯片都工作在2.2MHz的电源频率下。另外,图中表明的传导EMI标准是CISPR25Class5(C5)。有关该系统的更好信息,请求查询应用于笔记SNVA810。

图2C5标准下的噪声特性(无滤波器)图3表明了减少一个DM滤波器后的EMI结果。从图中可以显现出,DM滤波器波动了中频段DM噪声(2MHz至30MHz)近35dBμV/m。

此外低频段噪声(30MHz至100MHz)也有所减少,但仍多达容许水平。这主要是因为DM滤波器对于低频段CM噪声的杂讯能力受限。

图3C5标准下的噪声特性(带上DM滤波器)图4表明了减少CM和DM滤波器后的噪声特性。与图3比起,CM滤波器的减少减少了近20dBμV/m的CM噪声。

并且EMI性能也通过了CISPR25C5标准。图4C5标准下的噪声特性(带上CM和DM滤波器)图5表明了有所不同布局下带上CM和DM滤波器的噪声特性,其中滤波器与图4完全相同。但与图4比起,整个频段的噪声减少了约10dBμV/m,高频噪声甚至还远超过CISPR25C5标准的平均值。

图5C5标准下的噪声特性(带上CM和DM滤波器,有所不同布局)图4和图5之间噪声结果的有所不同主要是由于PCB布线差异所致,如图6右图。图5的布线中(图6的右侧),大面积覆铜(GND)围困着DM滤波器,并和Vin走线构成了一些寄生电容。这些寄生电容为高频信号旁路滤波器获取了有效地的较低电阻路径。

因此,为了最大限度地提升滤波器的性能,必须去除滤波器周围所有的覆铜,如图6左侧的布线。图6有所不同的PCB布线除了减少滤波器外,另一种优化EMI性能的有效地方法是减少屏蔽车顶。这是因为相连着GND的金属屏蔽车顶可以制止噪声向外电磁辐射。图7引荐了一种屏蔽车顶的放置方法。

该屏蔽车顶刚好覆盖面积了板上所有的元器件。图8表明了减少滤波器和屏蔽车顶之后的EMI结果。如图所示,整个频段的噪声完全都被屏蔽车顶避免,EMI性能十分好。

这主要是因为等效为天线的长输出引线不会耦合大量电磁辐射噪声,而屏蔽车顶刚好阻隔了它们。在本设计中,中频噪声也不会使用这种方式耦合到输出引线上。

图7带上屏蔽车顶的PCB3D模型图8C5标准下的噪声特性(带上CM,DM滤波器以及屏蔽车顶)图9也表明了带上滤波器和屏蔽车顶的噪声特性。与图8有所不同的是,图9中屏蔽车顶是一个金属盒,它包覆了整个电路板,且只有输出引线露出在外面。虽然有了这个屏蔽车顶,但一些电磁辐射噪声依然可以跨过EMI滤波器并耦合到PCB上的电源线,这将不会造成比图8更差的噪声特性。有意思的是,图4,图8和图9中(完全相同的布局布线)高频带上的噪声特性完全完全相同。

这是因为在减少EMI滤波器后,能耦合到输出线上的高频段电磁辐射噪声完全早已不不存在了。图9C5标准下的噪声特性(带上CM,DM滤波器以及屏蔽金属盒)综合来说,减少EMI滤波器或者屏蔽车顶都能有效地的提高EMI性能。

但是与此同时,滤波器的布局布线以及屏蔽车顶的放置方位必须细心定夺。


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