Elektromagnetické rušení (EMI) v designu je již dlouho hlavním problémem, zejména v automobilovém průmyslu. Aby se co nejvíce minimalizovalo EMI, návrháři obvykle navrhují schémata a kreslí rozvržení, aby omezili zdroje šumu snížením oblastí smyčky s vysokými di/dt a spínacími přechodovými rychlostmi.
Někdy však bez ohledu na to, jak pečlivé je uspořádání a schéma schématu, stále není možné snížit elektromagnetické rušení na požadovanou úroveň. Šum totiž závisí nejen na parazitních parametrech obvodu, ale také na síle proudu. Kromě toho otevírání a zavírání spínače generuje nespojité proudy a tyto nespojité proudy vytvářejí zvlnění napětí na vstupních kondenzátorech, které zvyšují EMI.
Proto je nutné použít některé další metody pro zlepšení výkonu vedeného EMI. Tento dokument se zaměřuje na zavedení vstupních filtrů pro odfiltrování šumu nebo přidání štítů pro zablokování šumu.
Obr. 1 Schématický náčrt EMI filtru
Obrázek 1 ukazuje zjednodušený EMI filtr, včetně běžného (CM) filtru a diferenciálního (DM) filtru. Typicky se DM filtr používá hlavně k odfiltrování šumu menšího než 30 MHz (DM šum) a CM filtr se používá hlavně k odfiltrování šumu od 30 MHz do 100 MHz (Šum CM). Oba filtry však ve skutečnosti poskytují určité potlačení EMI šumu v celém frekvenčním pásmu.
Obrázek 2 ukazuje vstupní šum vedení bez filtrů, včetně pozitivního i negativního šumu, a označuje špičkovou úroveň a průměrnou úroveň těchto šumů. V tomto případě testovaný systém využívá především čip LMR14050SSQDDARQ1 pro výstup 5V/5A a pro napájení následného čipu TPS65263QRHBRQ1, který současně vydává 1,5V/3A, 3,3V/2A a 1,8V/2A. Oba tyto dva čipy pracují na spínací frekvenci 2,2 MHz. Kromě toho je na obrázku zobrazený standard EMI CISPR25 Class 5 (C5).
2 Hluková charakteristika při standardu C5 (bez filtru) Obr.
Obrázek 3 ukazuje výsledky EMI s přidáním DM filtru. Jak je vidět z obrázku, DM filtr zeslabuje středopásmový DM šum (2MHz až 30MHz) o téměř 35dBμV/m. Kromě toho je také snížen vysokopásmový šum (30 MHz až 100 MHz), ale stále překračuje limitní úroveň. Je to způsobeno především omezenou filtrační schopností DM filtru pro vysokofrekvenční pásmo CM šumu.
3 Šumové charakteristiky při standardu C5 (s DM filtrem) Obr.
Obrázek 4 ukazuje šumové charakteristiky s přidáním CM a DM filtru. Ve srovnání s obrázkem 3 snižuje přidání CM filtru CM šum o téměř 20 dB μV/m. Výkon EMI také splňuje standard C5. A výkon EMI také splňuje standard CISPR25 C5.
Obr. 4 Šumové charakteristiky podle standardu C5 (s CM a DM filtry) Obr.
Obrázek 5 ukazuje šumové charakteristiky pásmových CM a DM filtrů v různém uspořádání, kde jsou filtry stejné jako na obrázku 4. Oproti obrázku 4 se však šum zvyšuje o cca 10 dB μV/m v celém kmitočtu. pásmu a vysokofrekvenční šum dokonce přesahuje průměrnou hodnotu standardu CISPR25 C5.
Obr. 5 Šumové charakteristiky podle standardu C5 (s CM a DM filtry, různá uspořádání) Obr.
Rozdíl ve výsledcích šumu mezi obrázky 4 a 5 je způsoben především rozdíly v zapojení PCB, jak je znázorněno na obrázku 6. V zapojení na obrázku 5 (pravá strana obrázku 6) obklopuje DM filtr velká měděná vrstva (GND). a tvoří některé parazitní kapacity se zarovnáním Vin. Tyto parazitní kapacity poskytují účinnou nízkoimpedanční cestu pro obtokový filtr vysokofrekvenčního signálu. Proto, aby se maximalizoval výkon filtru, je nutné odstranit veškerý měděný plášť kolem filtru, jak je znázorněno na levé straně zapojení na obrázku 6.
Obrázek 6 Různé zapojení PCB
Kromě přidání filtrů je dalším účinným způsobem optimalizace výkonu EMI přidání stínění. Kovové stínění připojené k GND totiž zabraňuje vyzařování hluku směrem ven. Obrázek 7 doporučuje způsob umístění štítu. Stínění náhodou zakrývá všechny součástky na desce.
Obrázek 8 ukazuje výsledky EMI po přidání filtru a stínění. Jak je ukázáno, šum v celém frekvenčním pásmu je téměř eliminován stíněním a výkon EMI je velmi dobrý. To je způsobeno hlavně tím, že dlouhé vstupní vodiče, které jsou ekvivalentní anténě, spojují velké množství vyzařovaného šumu, který stínění náhodou izoluje. V tomto provedení je tímto způsobem také připojen ke vstupním vodičům mezifrekvenční šum.
Obrázek 7 3D model DPS se stíněním
8 Šumové charakteristiky se standardem C5 (s CM, DM filtrem a stíněním) Obr.
Obrázek 9 také ukazuje charakteristiky šumu s filtry a stíněním. Na rozdíl od obrázku 8 je stínění na obrázku 9 kovová krabice, která obepíná celou desku a jsou obnaženy pouze vstupní vodiče. Navzdory stínění může určitý vyzařovaný šum stále obejít filtr EMI a připojit se k napájecímu vedení na desce plošných spojů, což má za následek horší šumové charakteristiky než na obrázku 8. Zajímavé je, že šumové charakteristiky vysokofrekvenčního pásma na obrázcích 4, 8 a 9 (stejné rozložení zapojení) jsou téměř totožné. Je to proto, že s přidáním filtru EMI téměř neexistuje šum vyzařovaný vysokofrekvenčním pásmem, který lze připojit ke vstupnímu vedení.
Obr. 9 Šumové charakteristiky podle standardu C5 (s CM, DM filtrem a stíněnou kovovou skříní) Obr.
Stručně řečeno, přidání filtrů EMI nebo stínění může účinně zlepšit výkon EMI. Zároveň je však potřeba pečlivě zvážit rozmístění a zapojení filtrů a umístění stínění.
Založena v roce 2010 s více než 100 zaměstnanci a více než 8000 m2. továrna nezávislých vlastnických práv, aby bylo zajištěno standardní řízení a dosažení co nejhospodárnějších efektů a úspory nákladů.
Vlastnil vlastní obráběcí centrum, zkušený montér, tester a inženýry kontroly kvality, aby zajistil silné schopnosti pro výrobu, kvalitu a dodávku strojů NeoDen.
Více než 40 globálních partnerů v Asii, Evropě, Americe, Oceánii a Africe, kteří úspěšně obsluhují více než 10 000 uživatelů po celém světě, aby zajistili lepší a rychlejší místní služby a rychlou reakci.
Kvalifikovaní a profesionální technici podpory a služeb v angličtině, aby byla zajištěna rychlá odezva do 8 hodin, řešení poskytuje do 24 hodin.
Jedinečný mezi všemi čínskými výrobci, kteří zaregistrovali a schválili CE od TUV NORD.
NeoDen poskytuje doživotní technickou podporu a servis pro všechny stroje NeoDen, navíc pravidelné aktualizace softwaru na základě zkušeností s používáním a aktuálních každodenních požadavků ze strany koncových uživatelů.