Електромагнитните смущения (EMI) в дизайна отдавна са голямо главоболие, особено в областта на автомобилите. За да сведат до минимум EMI, доколкото е възможно, дизайнерите обикновено проектират схеми и чертаят оформления, за да намалят източниците на шум чрез понижаване на контурните области с високи di / dt и скорости на превключване.
Въпреки това, понякога, без значение колко внимателно е оформлението и схематичният дизайн, все още не е възможно да се намали проведеното EMI до желаното ниво. Това е така, защото шумът зависи не само от паразитните параметри на веригата, но и от силата на тока. В допълнение, действието на отваряне и затваряне на превключвателя генерира прекъснати токове, а тези прекъснати токове създават вълни на напрежението на входните кондензатори, което увеличава EMI.
Следователно е необходимо да се използват някои други методи за подобряване на ефективността на проведените EMI. Този документ се фокусира върху въвеждането на входни филтри за филтриране на шума или добавяне на щитове за блокиране на шума.
Фиг. 1 Схематична скица на EMI филтър
Фигура 1 показва опростен EMI филтър, включително филтър за общ режим (CM) и филтър за диференциален режим (DM). Обикновено филтърът DM се използва главно за филтриране на шум под 30MHz (DM шум), а CM филтърът се използва главно за филтриране на шум от 30MHz до 100MHz (CM шум). Въпреки това и двата филтъра всъщност осигуряват известно потискане на EMI шума в цялата честотна лента.
Фигура 2 показва входен водещ шум без филтри, включително положителен и отрицателен шум, и обозначава пиковото ниво и средното ниво на тези шумове. В този случай тестваната система използва главно чип LMR14050SSQDDARQ1 за извеждане на 5V/5A и за захранване на последващия чип TPS65263QRHBRQ1, който едновременно извежда 1,5V/3A, 3,3V/2A и 1,8V/2A. И двата чипа работят при честота на превключване от 2,2MHz. В допълнение, стандартът за електромагнитни смущения, показан на фигурата, е CISPR25 клас 5 (C5).
Фиг. 2 Шумови характеристики при стандарт C5 (без филтър)
Фигура 3 показва резултатите от EMI с добавянето на DM филтър. Както може да се види от фигурата, DM филтърът намалява DM шума в средната лента (2MHz до 30MHz) с почти 35dBμV/m. Освен това шумът във високата лента (30MHz до 100MHz) също е намален, но все още надвишава граничното ниво. Това се дължи главно на ограничената способност за филтриране на DM филтъра за високочестотен CM шум.
Фиг. 3 Шумови характеристики при стандарт C5 (с DM филтър)
Фигура 4 показва характеристиките на шума с добавянето на CM и DM филтри. В сравнение с фигура 3, добавянето на CM филтър намалява CM шума с близо 20 dB μV/m. EMI производителността също преминава стандарта C5. И EMI производителността също преминава стандарта CISPR25 C5.
Фиг. 4 Шумови характеристики при стандарт C5 (с CM и DM филтри)
Фигура 5 показва характеристиките на шума на лентовите CM и DM филтри в различни оформления, където филтрите са същите като на Фигура 4. Въпреки това, в сравнение с Фигура 4, шумът се увеличава с около 10 dB μV/m в цялата честота лента, а високочестотният шум дори надхвърля средната стойност на стандарта CISPR25 C5.
Фиг. 5 Шумови характеристики при стандарт C5 (с CM и DM филтри, различни оформления)
Разликата в резултатите от шума между Фигури 4 и 5 се дължи главно на разликите в окабеляването на PCB, както е показано на Фигура 6. В окабеляването на Фигура 5 (дясната страна на Фигура 6), голямо медно покритие (GND) обгражда DM филтъра и образува някои паразитни капацитети с Vin подравняване. Тези паразитни капацитети осигуряват ефективен път с нисък импеданс за байпасния филтър за високочестотен сигнал. Следователно, за да се увеличи максимално производителността на филтъра, е необходимо да се премахне цялата медна обвивка около филтъра, както е показано в лявата страна на окабеляването на Фигура 6.
Фигура 6 Различно окабеляване на печатни платки
В допълнение към добавянето на филтри, друг ефективен начин за оптимизиране на EMI производителността е добавянето на екрани. Това е така, защото металният щит, свързан към GND, предотвратява излъчването на шум навън. Фигура 7 препоръчва метод за поставяне на щита. Щитът покрива всички компоненти на платката.
Фигура 8 показва резултатите от EMI след добавяне на филтър и екран. Както е показано, шумът в цялата честотна лента е почти елиминиран от екранировката и производителността на EMI е много добра. Това се дължи главно на факта, че дългите входни проводници, които са еквивалентни на антена, свързват много излъчен шум, който щитът случайно изолира. В този дизайн IF шумът също е свързан към входните проводници по този начин.
Фигура 7 3D модел на печатна платка с екраниране
Фиг. 8 Шумови характеристики със стандарт C5 (с CM, DM филтър и екран)
Фигура 9 също показва характеристиките на шума с филтри и екрани. За разлика от Фигура 8, щитът на Фигура 9 е метална кутия, която обвива цялата платка и само входните проводници са изложени. Въпреки екрана, някои излъчвани шумове все още могат да заобиколят EMI филтъра и да се свържат към захранващите линии на печатната платка, което води до по-лоши шумови характеристики, отколкото на Фигура 8. Интересното е, че шумовите характеристики на високочестотната лента на Фигури 4, 8 и 9 (еднакво окабеляване) са почти идентични. Това е така, защото с добавянето на EMI филтър, излъченият шум от високочестотната лента, който може да бъде свързан към входната линия, почти не съществува.
Фиг. 9 Шумови характеристики при стандарт C5 (с CM, DM филтър и екранирана метална кутия)
В обобщение, добавянето на EMI филтри или екраниране може ефективно да подобри EMI производителността. В същото време обаче трябва внимателно да се обмисли разположението и окабеляването на филтрите и разположението на екрана.
Създадена през 2010 г. с над 100 служители и над 8000 кв.м. фабрика за независими права на собственост, за да се осигури стандартно управление и постигане на най-икономически ефекти, както и спестяване на разходи.
Притежава собствен обработващ център, квалифициран монтажник, тестер и QC инженери, за да гарантира силните способности за производство, качество и доставка на машини NeoDen.
Над 40 глобални партньора, обхванати в Азия, Европа, Америка, Океания и Африка, за успешно обслужване на над 10 000 потребители в целия свят, за осигуряване на по-добро и по-бързо местно обслужване и бърза реакция.
Квалифицирани и професионални английски инженери за поддръжка и обслужване, за да осигурят бърз отговор в рамките на 8 часа, решението предоставя в рамките на 24 часа.
Единственият сред всички китайски производители, които са регистрирали и одобрили CE от TUV NORD.
NeoDen предоставя доживотна техническа поддръжка и обслужване за всички машини NeoDen, освен това редовни софтуерни актуализации въз основа на опита при използване и действителните ежедневни заявки от крайните потребители.