Interferența electromagnetică (EMI) în proiectare a fost mult timp o durere de cap majoră, în special în domeniul auto. Pentru a minimiza EMI cât mai mult posibil, designerii de obicei proiectează scheme și desenează layout-uri pentru a reduce sursele de zgomot prin scăderea zonelor buclei cu di/dt ridicate și rate de tranziție de comutare.
Cu toate acestea, uneori, oricât de atent este aspectul și designul schematic, nu este încă posibil să se reducă EMI condus la nivelul dorit. Acest lucru se datorează faptului că zgomotul depinde nu numai de parametrii paraziți ai circuitului, ci și de puterea curentului. În plus, acțiunea de deschidere și închidere a comutatorului generează curenți discontinui, iar acești curenți discontinui creează ondulații de tensiune pe condensatorii de intrare, care cresc EMI.
Prin urmare, este necesar să se utilizeze alte metode pentru a îmbunătăți performanța EMI condusă. Această lucrare se concentrează pe introducerea filtrelor de intrare pentru a filtra zgomotul sau pe adăugarea de scuturi pentru a bloca zgomotul.
Fig. 1 Schiță schematică a unui filtru EMI
Figura 1 prezintă un filtru EMI simplificat, incluzând un filtru de mod comun (CM) și un filtru de mod diferenţial (DM). De obicei, filtrul DM este folosit în principal pentru a filtra zgomotul mai mic de 30MHz (zgomot DM), iar filtrul CM este folosit în principal pentru a filtra zgomotul de la 30MHz la 100MHz (zgomot CM). Cu toate acestea, ambele filtre asigură de fapt o anumită suprimare a zgomotului EMI pe întreaga bandă de frecvență.
Figura 2 prezintă un zgomot de intrare fără filtre, inclusiv zgomot pozitiv și negativ și etichetează nivelul de vârf și nivelul mediu al acestor zgomote. În acest caz, sistemul testat folosește în principal cip LMR14050SSQDDARQ1 pentru a ieși 5V/5A și pentru a alimenta cipul ulterior TPS65263QRHBRQ1, care produce simultan 1,5V/3A, 3,3V/2A și 1,8V/2A. Ambele aceste două cipuri funcționează la o frecvență de comutare de 2,2 MHz. În plus, standardul EMI condus prezentat în figură este CISPR25 Clasa 5 (C5).
Fig. 2 Caracteristici de zgomot la standard C5 (fără filtru)
Figura 3 prezintă rezultatele EMI cu adăugarea unui filtru DM. După cum se poate observa din figură, filtrul DM atenuează zgomotul DM din banda medie (2MHz până la 30MHz) cu aproape 35dBμV/m. În plus, zgomotul de bandă înaltă (30MHz până la 100MHz) este de asemenea redus, dar depășește totuși nivelul limită. Acest lucru se datorează în principal capacității limitate de filtrare a filtrului DM pentru zgomotul CM în bandă de înaltă frecvență.
Fig. 3 Caracteristici de zgomot la standard C5 (cu filtru DM)
Figura 4 prezintă caracteristicile de zgomot cu adăugarea de filtre CM și DM. În comparație cu figura 3, adăugarea filtrului CM reduce zgomotul CM cu aproape 20 dB μV/m. Performanța EMI trece, de asemenea, de standardul C5. Și performanța EMI trece, de asemenea, de standardul CISPR25 C5.
Fig. 4 Caracteristici de zgomot conform standardului C5 (cu filtre CM și DM)
Figura 5 prezintă caracteristicile de zgomot ale filtrelor de bandă CM și DM în configurații diferite, unde filtrele sunt aceleași ca în Figura 4. Cu toate acestea, în comparație cu Fig. 4, zgomotul crește cu aproximativ 10 dB μV/m pe toată frecvența bandă, iar zgomotul de înaltă frecvență depășește chiar valoarea medie a standardului CISPR25 C5.
Fig. 5 Caracteristici de zgomot conform standardului C5 (cu filtre CM și DM, layout-uri diferite)
Diferența dintre rezultatele zgomotului dintre figurile 4 și 5 se datorează în principal diferențelor de cablare PCB, așa cum se arată în figura 6. În cablarea din figura 5 (partea dreaptă a figurii 6), o suprapunere mare de cupru (GND) înconjoară filtrul DM. și formează niște capacități parazite cu alinierea Vin. Aceste capacități parazite oferă o cale eficientă de impedanță scăzută pentru filtrul de ocolire a semnalului de înaltă frecvență. Prin urmare, pentru a maximiza performanța filtrului, este necesar să îndepărtați toată placarea de cupru din jurul filtrului, așa cum se arată în partea stângă a cablajului din Figura 6.
Figura 6 Cablajul PCB diferit
Pe lângă adăugarea de filtre, un alt mod eficient de a optimiza performanța EMI este adăugarea de scuturi. Acest lucru se datorează faptului că scutul metalic conectat la GND previne radiarea zgomotului spre exterior. Figura 7 recomandă o metodă de plasare a scutului. Scutul se întâmplă să acopere toate componentele de pe placă.
Figura 8 arată rezultatele EMI după adăugarea filtrului și a scutului. După cum se arată, zgomotul din întreaga bandă de frecvență este aproape eliminat de scut, iar performanța EMI este foarte bună. Acest lucru se datorează în principal faptului că cablurile lungi de intrare, care sunt echivalente cu o antenă, cuplează mult zgomot radiat, pe care scutul se întâmplă să îl izoleze. În acest design, zgomotul IF este, de asemenea, cuplat la cablurile de intrare în acest mod.
Figura 7 3Modelul D al PCB-ului cu ecranare
Fig. 8 Caracteristici de zgomot cu standard C5 (cu filtru CM, DM și scut)
Figura 9 prezintă, de asemenea, caracteristicile de zgomot cu filtre și scuturi. Spre deosebire de Figura 8, scutul din Figura 9 este o cutie metalică care se înfășoară în jurul întregii plăci și numai cablurile de intrare sunt expuse. În ciuda scutului, un zgomot radiat poate încă ocoli filtrul EMI și poate cupla la liniile de alimentare de pe PCB, ceea ce duce la caracteristici de zgomot mai proaste decât în Figura 8. Interesant este că caracteristicile de zgomot ale benzii de înaltă frecvență din figurile 4, 8 și 9 (cablare cu același aspect) sunt aproape identice. Acest lucru se datorează faptului că, odată cu adăugarea filtrului EMI, zgomotul radiat în bandă de înaltă frecvență care poate fi cuplat la linia de intrare este aproape inexistent.
Fig. 9 Caracteristici de zgomot conform standardului C5 (cu filtru CM, DM și cutie metalică ecranată)
Pe scurt, adăugarea de filtre EMI sau de ecranare poate îmbunătăți eficient performanța EMI. Cu toate acestea, în același timp, aspectul și cablajul filtrelor și amplasarea scutului trebuie luate în considerare cu atenție.
Înființată în 2010, cu peste 100 de angajați și 8000 plus mp. fabrica de drepturi de proprietate independente, pentru a asigura managementul standard și a obține cele mai multe efecte economice, precum și economisirea costurilor.
Deținea propriul centru de prelucrare, asamblator calificat, tester și ingineri QC, pentru a asigura abilitățile puternice pentru fabricarea, calitatea și livrarea mașinilor NeoDen.
Peste 40 de parteneri globali acoperiți în Asia, Europa, America, Oceania și Africa, pentru a deservi cu succes peste 10.000 de utilizatori din toată lumea, pentru a asigura un serviciu local mai bun și mai rapid și un răspuns prompt.
Ingineri de asistență și service în limba engleză calificați și profesioniști, pentru a asigura un răspuns prompt în 8 ore, soluția oferă în 24 de ore.
Unicul dintre toți producătorii chinezi care au înregistrat și au aprobat CE de TUV NORD.
NeoDen furnizează asistență tehnică și service pe tot parcursul vieții pentru toate mașinile NeoDen, în plus, actualizări regulate de software bazate pe experiențele de utilizare și pe cererea zilnică reală din partea utilizatorilor finali.