Elektromagnetne motnje (EMI) v oblikovanju so že dolgo velik glavobol, zlasti na avtomobilskem področju. Da bi čim bolj zmanjšali EMI, načrtovalci običajno oblikujejo sheme in narišejo postavitve, da zmanjšajo vire hrupa z znižanjem območij zank z visokimi di/dt in preklopnimi stopnjami prehodov.
Vendar pa včasih, ne glede na to, kako skrbna sta postavitev in shematski načrt, še vedno ni mogoče zmanjšati prevodnih EMI na želeno raven. To je zato, ker hrup ni odvisen samo od parazitskih parametrov vezja, ampak tudi od jakosti toka. Poleg tega odpiranje in zapiranje stikala ustvarja nezvezne tokove, ti nezvezni tokovi pa ustvarjajo napetostne valove na vhodnih kondenzatorjih, kar poveča EMI.
Zato je treba uporabiti nekatere druge metode za izboljšanje učinkovitosti dirigiranih EMI. Ta dokument se osredotoča na uvedbo vhodnih filtrov za filtriranje hrupa ali dodajanje ščitov za zaklepanje hrupa.
Slika 1 Shematska skica filtra EMI
Slika 1 prikazuje poenostavljen filter EMI, vključno s filtrom skupnega načina (CM) in filtrom diferencialnega načina (DM). Običajno se filter DM uporablja predvsem za filtriranje šuma, manjšega od 30 MHz (šum DM), filter CM pa se uporablja predvsem za filtriranje šuma od 30 MHz do 100 MHz (šum CM). Vendar pa oba filtra dejansko zagotavljata nekaj dušenja EMI šuma v celotnem frekvenčnem pasu.
Slika 2 prikazuje vhodni vodilni šum brez filtrov, vključno s pozitivnim in negativnim šumom, ter označuje najvišjo raven in povprečno raven teh šumov. V tem primeru testirani sistem v glavnem uporablja čip LMR14050SSQDDARQ1 za izhod 5 V/5 A in za napajanje naslednjega čipa TPS65263QRHBRQ1, ki istočasno oddaja 1,5 V/3 A, 3,3 V/2 A in 1,8 V/2 A. Oba čipa delujeta na preklopni frekvenci 2,2 MHz. Poleg tega je standard za elektromagnetne motnje, prikazan na sliki, CISPR25 razreda 5 (C5).
Slika 2 Značilnosti hrupa pri standardu C5 (brez filtra)
Slika 3 prikazuje rezultate EMI z dodatkom DM filtra. Kot je razvidno iz slike, filter DM duši šum srednjega pasu DM (2MHz do 30MHz) za skoraj 35dBμV/m. Poleg tega se zmanjša tudi visokopasovni šum (30 MHz do 100 MHz), vendar še vedno presega mejno raven. To je predvsem posledica omejene zmožnosti filtriranja filtra DM za visokofrekvenčni šum CM.
Slika 3 Značilnosti hrupa pri standardu C5 (s filtrom DM)
Slika 4 prikazuje značilnosti hrupa z dodatkom CM in DM filtrov. V primerjavi s sliko 3 dodatek CM filtra zmanjša hrup CM za skoraj 20 dB μV/m. Zmogljivost EMI prav tako ustreza standardu C5. Zmogljivost EMI prav tako prestaja standard CISPR25 C5.
Slika 4 Značilnosti hrupa po standardu C5 (s filtri CM in DM)
Slika 5 prikazuje značilnosti šuma pasovnih filtrov CM in DM v različnih postavitvah, kjer so filtri enaki kot na sliki 4. Vendar se v primerjavi s sliko 4 hrup poveča za približno 10 dB μV/m na celotni frekvenci. pasu, visokofrekvenčni šum pa celo presega povprečno vrednost standarda CISPR25 C5.
Slika 5 Značilnosti hrupa po standardu C5 (s filtri CM in DM, različne postavitve)
Razlika v rezultatih hrupa med slikama 4 in 5 je predvsem posledica razlik v ožičenju tiskanega vezja, kot je prikazano na sliki 6. V ožičenju na sliki 5 (desna stran slike 6) velik bakreni prekrivni sloj (GND) obdaja filter DM in tvori nekaj parazitskih kapacitivnosti s poravnavo Vin. Te parazitske kapacitivnosti zagotavljajo učinkovito pot z nizko impedanco za obvodni filter visokofrekvenčnega signala. Zato je za čim večjo učinkovitost filtra potrebno odstraniti vso bakreno oblogo okoli filtra, kot je prikazano na levi strani ožičenja na sliki 6.
Slika 6 Različno ožičenje PCB
Poleg dodajanja filtrov je še en učinkovit način za optimizacijo delovanja EMI dodajanje ščitov. To je zato, ker kovinski ščit, povezan z GND, preprečuje sevanje hrupa navzven. Slika 7 priporoča način namestitve ščita. Ščit pokriva vse komponente na plošči.
Slika 8 prikazuje rezultate EMI po dodajanju filtra in zaščite. Kot je prikazano, je zaščita skoraj odpravila šum v celotnem frekvenčnem pasu in EMI zmogljivost je zelo dobra. To je predvsem posledica dejstva, da dolgi vhodni vodi, ki so enakovredni anteni, povezujejo veliko sevanega hrupa, ki ga ščit slučajno izolira. Pri tej zasnovi je šum IF prav tako povezan z vhodnimi vodniki na ta način.
Slika 7 3D model PCB z oklopom
Slika 8 Značilnosti hrupa s standardom C5 (s CM, DM filtrom in ščitom)
Slika 9 prikazuje tudi značilnosti hrupa s filtri in ščiti. Za razliko od slike 8 je oklop na sliki 9 kovinska škatla, ki se ovije okoli celotne plošče in so izpostavljeni samo vhodni vodi. Kljub oklopu lahko nekaj sevanega hrupa še vedno obide filter EMI in se poveže z električnimi vodi na tiskanem vezju, kar ima za posledico slabše hrupne značilnosti kot na sliki 8. Zanimivo je, da so hrupne značilnosti visokofrekvenčnega pasu na slikah 4, 8 in 9 (enaka postavitev ožičenja) sta skoraj enaka. To je zato, ker z dodatkom EMI filtra visokofrekvenčni pas sevanega hrupa, ki ga je mogoče povezati z vhodno linijo, skoraj ne obstaja.
Slika 9 Značilnosti hrupa po standardu C5 (s CM, DM filtrom in oklopljeno kovinsko škatlo)
Če povzamemo, dodajanje filtrov EMI ali zaščite lahko učinkovito izboljša učinkovitost EMI. Vendar pa je hkrati treba skrbno pretehtati postavitev in ožičenje filtrov ter postavitev oklopa.
Ustanovljeno leta 2010 z več kot 100 zaposlenimi in več kot 8000 kvadratnimi metri. tovarno neodvisnih lastninskih pravic, zagotoviti standardno upravljanje in doseči največ ekonomskih učinkov ter prihranek stroškov.
Lastnik lastnega obdelovalnega centra, usposobljenih sestavljavcev, preizkuševalcev in inženirjev za nadzor kakovosti, da bi zagotovil močne sposobnosti za proizvodnjo, kakovost in dostavo strojev NeoDen.
Več kot 40 globalnih partnerjev, pokritih v Aziji, Evropi, Ameriki, Oceaniji in Afriki, za uspešno oskrbo več kot 10.000 uporabnikov po vsem svetu, za zagotovitev boljše in hitrejše lokalne storitve ter hitrega odziva.
Usposobljeni in profesionalni angleški podporni in servisni inženirji, ki zagotavljajo hiter odziv v 8 urah, rešitev zagotovijo v 24 urah.
Edinstven med vsemi kitajskimi proizvajalci, ki so registrirali in odobrili CE s strani TUV NORD.
NeoDen zagotavlja vseživljenjsko tehnično podporo in servis za vse naprave NeoDen, poleg tega pa redne posodobitve programske opreme na podlagi izkušenj z uporabo in dejanskih dnevnih zahtev končnih uporabnikov.