Sähkömagneettiset häiriöt (EMI) suunnittelussa ovat pitkään olleet suuri päänsärky, erityisesti autoalalla. Minimoidakseen EMI:n mahdollisimman paljon suunnittelijat yleensä suunnittelevat kaavioita ja piirtävät asetteluja vähentääkseen melulähteitä alentamalla silmukkaalueita, joilla on korkea di / dt ja vaihtamalla siirtymänopeuksia.
Kuitenkin joskus riippumatta siitä, kuinka huolellinen asettelu ja kaavamainen suunnittelu on, ei silti ole mahdollista vähentää johdettua EMI:tä halutulle tasolle. Tämä johtuu siitä, että kohina ei riipu vain piirin loisparametreista vaan myös virran voimakkuudesta. Lisäksi kytkimen avaus- ja sulkemistoiminto synnyttää epäjatkuvia virtoja ja nämä epäjatkuvat virrat synnyttävät tulokondensaattoreihin jännitteen aaltoilua, mikä lisää EMI:tä.
Siksi on tarpeen käyttää joitain muita menetelmiä suoritetun EMI:n suorituskyvyn parantamiseksi. Tässä artikkelissa keskitytään tulosuodattimien käyttöön suodattamiseksi kohinan poistamiseksi tai suojusten lisäämiseen melun lukitsemiseksi.
Kuva 1 Kaaviopiirros EMI-suodattimesta
Kuvassa 1 on esitetty yksinkertaistettu EMI-suodatin, joka sisältää yhteismuotoisen (CM) suodattimen ja differentiaalimuotoisen (DM) suodattimen. Tyypillisesti DM-suodatinta käytetään pääasiassa suodattamaan alle 30 MHz:n kohina (DM-kohina) ja CM-suodatinta käytetään pääasiassa 30–100 MHz:n kohinan suodattamiseen (CM-kohina). Molemmat suodattimet kuitenkin vaimentavat jonkin verran EMI-kohinaa koko taajuuskaistalla.
Kuva 2 esittää tulojohdon kohinaa ilman suodattimia, mukaan lukien sekä positiivista että negatiivista kohinaa, ja merkitsee näiden kohinoiden huipputason ja keskitason. Tässä tapauksessa testattava järjestelmä käyttää pääasiassa sirua LMR14050SSQDDARQ1 5V/5A ulostuloon ja seuraavan sirun TPS65263QRHBRQ1 virransyöttöön, joka tuottaa samanaikaisesti 1.5V/3A, 3.3V/2A ja 1.8V/2A. Molemmat piirit toimivat 2,2 MHz:n kytkentätaajuudella. Lisäksi kuvassa näkyvä EMI-standardi on CISPR25 Class 5 (C5).
Kuva 2 C5-standardin meluominaisuudet (ilman suodatinta)
Kuvassa 3 esitetään EMI-tulokset DM-suodattimen lisäyksellä. Kuten kuvasta näkyy, DM-suodatin vaimentaa keskikaistan DM-kohinaa (2MHz - 30MHz) lähes 35dBμV/m. Lisäksi yläkaistan kohina (30MHz - 100MHz) myös vähenee, mutta ylittää silti rajatason. Tämä johtuu pääasiassa DM-suodattimen rajallisesta suodatuskyvystä suurtaajuuskaistan CM-kohinalle.
Kuva 3 C5-standardin meluominaisuudet (DM-suodattimella)
Kuvassa 4 on esitetty kohinaominaisuudet lisättynä CM- ja DM-suodattimiin. Kuvaan 3 verrattuna CM-suodattimen lisääminen vähentää CM-kohinaa lähes 20 dB μV/m. EMI-suorituskyky ylittää myös C5-standardin. Ja EMI-suorituskyky ylittää myös CISPR25 C5 -standardin.
Kuva 4 C5-standardin mukaiset meluominaisuudet (CM- ja DM-suodattimilla)
Kuvassa 5 on esitetty kaistan CM- ja DM-suodattimien kohinaominaisuudet eri asetteluissa, joissa suodattimet ovat samat kuin kuvassa 4. Kuvaan 4 verrattuna kohina kuitenkin kasvaa noin 10 dB μV/m koko taajuudella. kaistalla, ja korkeataajuinen kohina jopa ylittää CISPR25 C5 -standardin keskiarvon.
Kuva 5 C5-standardin mukaiset meluominaisuudet (CM- ja DM-suodattimilla, erilaiset asettelut)
Ero kohinatuloksissa kuvien 4 ja 5 välillä johtuu pääasiassa piirilevyjen johdotuksen eroista, kuten kuvassa 6 on esitetty. Kuvan 5 johdotuksessa (kuvan 6 oikea puoli) DM-suodatinta ympäröi suuri kuparikerros (GND). ja muodostaa joitain loiskapasitansseja Vin-kohdistuksen kanssa. Nämä loiskapasitanssit tarjoavat tehokkaan matalaimpedanssin polun suurtaajuiselle signaalin ohitussuodattimelle. Siksi suodattimen suorituskyvyn maksimoimiseksi on tarpeen poistaa kaikki kuparipäällyste suodattimen ympäriltä, kuten johdotuksen vasemmalla puolella kuvassa 6 on esitetty.
Kuva 6 Eri piirilevyjohdot
Suodattimien lisäämisen lisäksi toinen tehokas tapa optimoida EMI-suorituskykyä on lisätä suojat. Tämä johtuu siitä, että GND:hen liitetty metallisuoja estää melun säteilemisen ulospäin. Kuvassa 7 suositellaan suojan sijoitusmenetelmää. Suoja sattuu peittämään kaikki levyn komponentit.
Kuvassa 8 esitetään EMI-tulokset suodattimen ja suojuksen lisäämisen jälkeen. Kuten näkyy, koko taajuuskaistan kohina on lähes eliminoitu suojan avulla ja EMI-suorituskyky on erittäin hyvä. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että pitkät tulojohdot, jotka vastaavat antennia, yhdistävät paljon säteilevää kohinaa, jonka suoja sattuu eristämään. Tässä mallissa IF-kohina on myös kytketty tulojohtoihin tällä tavalla.
Kuva 7 3D-malli piirilevystä suojauksella
Kuva 8 Meluominaisuudet C5-standardilla (CM, DM-suodatin ja suoja)
Kuvassa 9 on esitetty myös meluominaisuudet suodattimien ja suojien kanssa. Toisin kuin kuvassa 8, kuvan 9 suojus on metallilaatikko, joka kiertyy koko levyn ympärille ja vain tulojohdot ovat esillä. Suojauksesta huolimatta jonkin verran säteilevää melua voi silti ohittaa EMI-suodattimen ja kytkeytyä piirilevyn voimalinjoihin, mikä johtaa huonompiin kohinaominaisuuksiin kuin kuvassa 8. Mielenkiintoista on, että korkeataajuuskaistan kohinaominaisuudet kuvissa 4, 8 ja 9 (sama kytkentäkaavio) ovat lähes identtisiä. Tämä johtuu siitä, että EMI-suodattimen lisäyksen myötä tulolinjaan kytkettävä suurtaajuuskaistan säteilevä kohina on lähes olematonta.
Kuva 9 C5-standardin mukaiset meluominaisuudet (CM, DM-suodatin ja suojattu metallikotelo)
Yhteenvetona voidaan todeta, että EMI-suodattimien tai suojauksen lisääminen voi parantaa tehokkaasti EMI-suorituskykyä. Samalla on kuitenkin harkittava huolellisesti suodattimien sijoittelua ja johdotusta sekä suojuksen sijoitusta.
Perustettu vuonna 2010 ja sillä on yli 100 työntekijää ja 8000 neliömetriä. tehdas itsenäisiä omistusoikeuksia, varmistaa standardin hallinta ja saavuttaa eniten taloudellisia vaikutuksia sekä säästää kustannuksia.
Omistaa oman koneistuskeskuksen, ammattitaitoisen kokoajan, testaajan ja laadunvalvontainsinöörit varmistaakseen NeoDen-koneiden valmistuksen, laadun ja toimituksen vahvat kyvyt.
Yli 40 maailmanlaajuista kumppania Aasiassa, Euroopassa, Amerikassa, Oseaniassa ja Afrikassa palvelemaan menestyksekkäästi yli 10 000 käyttäjää kaikkialla maailmassa varmistaakseen paremman ja nopeamman paikallisen palvelun ja nopean reagoinnin.
Ammattitaitoiset ja ammattitaitoiset englanninkieliset tuki- ja huoltoinsinöörit varmistavat nopean vastauksen 8 tunnin sisällä, ratkaisu tarjoaa 24 tunnin sisällä.
Ainutlaatuinen kaikkien kiinalaisten valmistajien joukossa, jotka ovat rekisteröineet ja hyväksyneet TUV NORDin CE:n.
NeoDen tarjoaa elinikäistä teknistä tukea ja palvelua kaikille NeoDen-koneille sekä säännöllisiä ohjelmistopäivityksiä käyttökokemusten ja loppukäyttäjien todellisten päivittäisten pyyntöjen perusteella.