La interferència electromagnètica (EMI) en el disseny ha estat durant molt de temps un gran maldecap, especialment en el camp de l'automoció. Per minimitzar l'EMI tant com sigui possible, els dissenyadors solen dissenyar esquemes i dibuixar dissenys per reduir les fonts de soroll reduint les àrees de bucle amb alts di / dt i velocitats de transició de commutació.
Tanmateix, de vegades, per molt acurat que sigui el disseny i el disseny esquemàtic, encara no és possible reduir l'EMI conduïda al nivell desitjat. Això es deu al fet que el soroll depèn no només dels paràmetres paràsits del circuit sinó també de la força del corrent. A més, l'acció d'obertura i tancament de l'interruptor genera corrents discontinus, i aquests corrents discontinus creen ondulacions de tensió als condensadors d'entrada, que augmenten l'EMI.
Per tant, és necessari utilitzar altres mètodes per millorar el rendiment de l'EMI realitzat. Aquest article se centra a introduir filtres d'entrada per filtrar el soroll o afegir escuts per bloquejar el soroll.
Fig. 1 Esbós esquemàtic d'un filtre EMI
La figura 1 mostra un filtre EMI simplificat, que inclou un filtre de mode comú (CM) i un filtre de mode diferencial (DM). Normalment, el filtre DM s'utilitza principalment per filtrar el soroll inferior a 30MHz (soroll DM) i el filtre CM s'utilitza principalment per filtrar el soroll de 30MHz a 100MHz (soroll CM). Tanmateix, tots dos filtres proporcionen una certa supressió del soroll EMI a tota la banda de freqüència.
La figura 2 mostra un soroll de plom d'entrada sense filtres, que inclou tant sorolls positius com negatius, i etiqueta el nivell màxim i el nivell mitjà d'aquests sorolls. En aquest cas, el sistema que s'està provant utilitza principalment el xip LMR14050SSQDDARQ1 per emetre 5V/5A i per alimentar el xip posterior TPS65263QRHBRQ1, que produeix simultàniament 1.5V/3A, 3.3V/2A i 1.8V/2A. Tots dos xips funcionen a una freqüència de commutació de 2,2 MHz. A més, l'estàndard EMI realitzat que es mostra a la figura és CISPR25 Classe 5 (C5).
Fig. 2 Característiques del soroll a l'estàndard C5 (sense filtre)
La figura 3 mostra els resultats d'EMI amb l'addició d'un filtre DM. Com es pot veure a la figura, el filtre DM atenua el soroll DM de banda mitjana (2MHz a 30MHz) en gairebé 35dBμV/m. A més, el soroll de banda alta (30MHz a 100MHz) també es redueix, però encara supera el nivell límit. Això es deu principalment a la capacitat de filtratge limitada del filtre DM per al soroll CM de banda d'alta freqüència.
Fig. 3 Característiques del soroll a l'estàndard C5 (amb filtre DM)
La figura 4 mostra les característiques del soroll amb l'addició de filtres CM i DM. En comparació amb la figura 3, l'addició del filtre CM redueix el soroll CM en gairebé 20 dB μV/m. El rendiment EMI també supera l'estàndard C5. I el rendiment EMI també supera l'estàndard CISPR25 C5.
Fig. 4 Característiques del soroll sota l'estàndard C5 (amb filtres CM i DM)
La figura 5 mostra les característiques de soroll dels filtres de banda CM i DM en diferents dissenys, on els filtres són els mateixos que a la figura 4. Tanmateix, en comparació amb la figura 4, el soroll augmenta uns 10 dB μV/m en tota la freqüència. banda, i el soroll d'alta freqüència fins i tot supera el valor mitjà de l'estàndard CISPR25 C5.
Fig. 5 Característiques del soroll sota l'estàndard C5 (amb filtres CM i DM, diferents dissenys)
La diferència en els resultats de soroll entre les figures 4 i 5 es deu principalment a les diferències de cablejat de la PCB, tal com es mostra a la figura 6. Al cablejat de la figura 5 (costat dret de la figura 6), una gran superposició de coure (GND) envolta el filtre DM. i forma algunes capacitats paràsites amb l'alineació Vin. Aquestes capacitats paràsites proporcionen un camí efectiu de baixa impedància per al filtre de derivació del senyal d'alta freqüència. Per tant, per tal de maximitzar el rendiment del filtre, cal eliminar tot el revestiment de coure al voltant del filtre, tal com es mostra a la part esquerra del cablejat a la figura 6.
Figura 6 Cablejat de PCB diferent
A més d'afegir filtres, una altra manera eficaç d'optimitzar el rendiment EMI és afegir escuts. Això es deu al fet que l'escut metàl·lic connectat a GND evita que el soroll s'irradiï cap a l'exterior. La figura 7 recomana un mètode de col·locació de l'escut. L'escut cobreix tots els components de la placa.
La figura 8 mostra els resultats d'EMI després d'afegir el filtre i l'escut. Com es mostra, el soroll a tota la banda de freqüència és gairebé eliminat per l'escut i el rendiment EMI és molt bo. Això es deu principalment al fet que els cables d'entrada llargs, que són equivalents a una antena, acoblen molt de soroll radiat, que l'escut aïlla. En aquest disseny, el soroll IF també s'acobla als cables d'entrada d'aquesta manera.
Figura 7 3Model D de la PCB amb blindatge
Fig. 8 Característiques de soroll amb estàndard C5 (amb filtre CM, DM i blindatge)
La figura 9 també mostra les característiques del soroll amb filtres i blindatges. A diferència de la figura 8, l'escut de la figura 9 és una caixa metàl·lica que envolta tota la placa i només queden exposats els cables d'entrada. Malgrat l'escut, alguns sorolls radiats encara poden obviar el filtre EMI i acoblar-se a les línies elèctriques de la PCB, la qual cosa resulta en pitjors característiques de soroll que a la figura 8. Curiosament, les característiques de soroll de la banda d'alta freqüència de les figures 4, 8 i 9 (el mateix cablejat de disseny) són gairebé idèntics. Això és degut a que amb l'addició del filtre EMI, el soroll radiat de banda d'alta freqüència que es pot acoblar a la línia d'entrada és gairebé inexistent.
Fig. 9 Característiques de soroll sota l'estàndard C5 (amb filtre CM, DM i caixa metàl·lica blindada)
En resum, afegir filtres EMI o blindatge pot millorar eficaçment el rendiment EMI. Tanmateix, al mateix temps, s'ha de considerar acuradament la disposició i el cablejat dels filtres i la col·locació de l'escut.
Fundada el 2010 amb més de 100 empleats i més de 8.000 metres quadrats. fàbrica de drets de propietat independents, per garantir la gestió estàndard i aconseguir els efectes més econòmics, així com estalviar costos.
Posseïa el propi centre de mecanitzat, muntador qualificat, provador i enginyers de control de qualitat, per garantir les fortes habilitats per a la fabricació, la qualitat i el lliurament de màquines NeoDen.
Més de 40 socis globals coberts a Àsia, Europa, Amèrica, Oceania i Àfrica, per atendre amb èxit a més de 10.000 usuaris a tot el món, per garantir un servei local millor i més ràpid i una resposta ràpida.
Enginyers de servei i suport en anglès qualificats i professionals, per garantir una resposta ràpida en 8 hores, la solució proporciona en 24 hores.
L'únic entre tots els fabricants xinesos que van registrar i aprovar CE per TUV NORD.
NeoDen ofereix suport tècnic i servei de per vida per a totes les màquines NeoDen, a més, actualitzacions periòdiques de programari basades en les experiències d'ús i la sol·licitud diària real dels usuaris finals.