夜色资讯

电源EMI搞不定?这几个经管宗旨一定要码住

电源EMI搞不定?这几个经管宗旨一定要码住

有限且不停减弱的电路板空间、垂死的设想周期以及严格的电磁扰乱(EMI)圭表(举例CISPR32和CISPR25)这些放手成分,都导致赢得具有高结果和精良热性能电源的难度很大。

在总共这个词设想周期中,电源设想频繁基本处于设想经由的临了阶段,设想人员需要英勇将复杂的电源挤进更紧凑的空间,这使问题变得愈加复杂,至极令人报怨。为了按期完成设想,只可在性能方面做些退步,把问题丢给测试和考证圭表行止理。浅显、高性能和经管有策画尺寸三个计议成分频繁互相冲破:只可优先计议一两个,而毁灭第三个,尤其当设想期限摆布时。殉难一些性能变得司空见惯;其实不应该是这么的。

本文当先概括了在复杂的电子系统中电源带来的严重问题:即EMI,频繁简称为噪声。电源会产生EMI,必须加以经管,那么问题的根源是什么?频繁有何缓解措施?著述先容减少EMI的战术,提倡了一种经管有策画,大约减少EMI、保持结果,并将电源放入有限的经管有策画空间中。

1、什么是EMI?

……

电磁扰乱是会扰乱系统性能的电磁信号。这种扰乱通过电磁感应、静电耦合或传导来影响电路。它对汽车、医疗以及测试与测量建立制造商来说,是一项环节设想挑战。

上头提到的好多放手和不停援手的电源性能条件(功率密度增多、开关频率更高以及电流更大)只会扩大EMI的影响,因此亟需经管有策画来减少EMI。

好多行业都条件必须满足EMI圭臬,淌若在设想初期不加以计议,则会严重影响家具的上市时代。

2、EMI耦合类型

……

EMI是电子系统中的扰乱源与吸收器(即电子系统中的一些元件)耦合时所产生的问题。EMI按其耦合介质可归类为:传导或辐照。

传导EMI(低频,450kHz至30MHz)

传导EMI通过寄生阻抗以及电源和接地连气儿以传导模样耦合到元件。噪声通过传导传输到另一个器件或电路。传导EMI不错进一步分为共模噪声和差模噪声。

共模噪声通过寄生电容和高dV/dt(C×dV/dt)进行传导。它通过寄生电容沿着恣意信号(正或负)到GND的旅途传输,如图1所示。

DifferenTIal-modenoiseisconductedviaparasiTIcinductance(magneTIccoupling)andahighdi/dt(L×di/dt)。

差模噪声通过寄生电感(磁耦合)和高di/dt(L×di/dt)进行传导。

图1.差模和共模噪声

辐照EMI(高频,30MHz至1GHz)

辐照EMI是通过磁场能量以无线模样传输到待测器件的噪声。在开关电源中,该噪声是高di/dt与寄生电感耦合的结果。辐照噪声会影响邻近的器件。

3、EMI戒指手艺

……

经管电源中EMI关连问题的典型阵势是什么?当先,细目EMI便是一个问题。这看似很不言而喻,然则细目其具体情况可能至极耗时,因为它需要使用EMI测试室(并非遍地都有),以便对电源产生的电磁能量进行量化,并细目该电磁能量是否相宜系统的EMI圭臬条件。

假定经过测试,电源会带来EMI问题,那么设想人员将濒临通过多种传统的立异战术来减少EMI的经由,其中包括:

在尽可能小的电路板空间中杀青高结果。精良的热性能。布局优化:全心的电源布局与遴选合适的电源组件相同热切。告成的布局很猛进程上取决于电源设想人员的陶冶水平。布局优化本色上是个迭代经由,陶冶丰富的电源设想人员有助于最大限制地减少迭代次数,从而幸免阻误时代和产生特等的设想本钱。问题是:里面人员通常不具备这些陶冶。缓冲器:一些设想人员会提前运筹帷幄并为浅显的缓冲器电路(从开枢纽点到GND的浅显RC滤波器)提供占位面积。这么不错控制开枢纽点的振铃表象(一项产生EMI的成分),然则这种手艺会导致损耗增多,从而对结果产生负面影响。贬抑边沿速度:减少开枢纽点的振铃也不错通过贬抑栅极导通的压摆率来杀青。凄婉的是,与缓冲器雷同,这会对总共这个词系统的结果产生负面影响。展频(SSFM):好多ADI公司的PowerbyLinear™开关稳压器都提供该特色,它有助于家具设想通过严格的EMI测试圭臬。选拔SSFM手艺,在已知领域内(举例,编程频率fSW凹凸±10%的变化领域)对驱动开关频率的时钟进行调制。这有助于将峰值噪声能量分拨到更宽的频教训域内。滤波器和屏蔽:滤波器和屏蔽老是会占用大宗的本钱和空间。它们也使坐褥复杂化。以上总共制约措施都不错减少噪声,然则它们也都存在颓势。最大限制地减少电源设想中的噪声频繁大约澈底经管问题,但却很难杀青。ADI公司的SilentSwitcher®和SilentSwitcher2稳压器在稳压器端杀青了低噪声,从而无需特等的滤波、屏蔽或大宗布局迭代。由于无须选拔腾贵的反制措施,加速了家具上市时代并简陋大宗的本钱。

最大限制地减小电流回路

为了减少EMI,必须细目电源电路中的热回路(高di/dt回路)并减少其影响。热回路如图2所示。在圭臬降压转机器的一个周期内,当M1关闭而M2灵通时,换取电流沿着蓝色回路流动。在M1灵通而M2关闭的关闭周期中,电流沿着绿色回路流动。产生最高EMI的回路并非统统直觉可见,它既不是蓝色回路也不是绿色回路,而是传导全开关换取电流(从零切换到IPEAK,然后再切换回零)的紫色回路。该回路称为热回路,因为它的换取和EMI能量最大。

导致电磁噪声和开关振铃的是开关稳压器热回路中的高di/dt和寄生电感。要减少EMI并改进功能,需要尽量减少紫色回路的辐照效应。热回路的电磁辐照繁杂随其面积的增多而增多,精品推荐因此,淌若可能的话,将热回路的PC面积减小到零,并使用零阻抗盼愿电容不错经管该问题。

图2.降压转机器的热回路

使用SilentSwitcher稳压器杀青低噪声磁场对消

固然不成能统统排斥热回路区域,然则咱们不错将热回路分红极性相背的两个回路。这不错有用地变成局部磁场,这些磁场在距IC恣意位置都不错有用地互相对消。这便是SilentSwitcher稳压器背后的想法。

图3.SilentSwitcher稳压器中的磁场对消

倒装芯片取代键合线

改善EMI的另一种阵势是裁减热回路中的导线。这不错通过毁灭将芯片连气儿至封装引脚的传统键合线阵势来杀青。在封装中倒装硅芯片,并添加铜柱。

通过裁减里面FET到封装引脚和输入电容的距离,不错进一步减弱热回路的领域。

图4.LT8610键合线的拆解默示图

图5.带有铜柱的倒装芯片

SilentSwitcher与SilentSwitcher2

图6.典型的SilentSwitcher应用旨趣图偏激在PCB上的外观

图6清爽了使用SilentSwitcher稳压器的一个典型应用,可通过两个输入电压引脚上的对称输入电容来识别。布局在该有策画中至极热切,因为SilentSwitcher手艺条件尽可能将这些输入电容对称叮咛,以便推崇场互相对消的上风。不然,将丧失SilentSwitcher手艺的上风。

天然,问题是何如确保在设想及总共这个词坐褥经由中的正确布局。谜底便是SilentSwitcher2稳压器。

SilentSwitcher2

SilentSwitcher2稳压器大约进一步减少EMI。通过将电容(VIN电容、INTVCC和升压电容)集成到LQFN封装中,排斥了EMI性能对PCB布局的明锐性,从而不错放弃到尽可能连合引脚的位置。总共热回路和接地层都在里面,从而将EMI降至最低,并使经管有策画的总占板面积更小。

图7.SilentSwitcher应用与SilentSwitcher2应用框图

图8.去封的LT8640SSilentSwitcher2稳压器

SilentSwitcher2手艺还不错改善热性能。LQFN倒装芯片封装上的多个大尺寸接地露馅焊盘有助于封装通过PCB散热。排斥高电阻键合线还不错援手转机结果。在进行EMI性能测试时,LT8640S能满足CISPR25Class5峰值放手条件,何况具有较大的裕量。

µModuleSilentSwitcher稳压器

借助开荒SilentSwitcher家具组合所赢得的常识和陶冶,并协作使用现存的平日µModule®家具组合,使咱们提供的电源家具易于设想,同期满足电源的某些热切研究条件,包括热性能、可靠性、精度、结果和精良的EMI性能。

图9所示的LTM8053集成了可杀青磁场对消的两个输入电容以及电源所需的其他一些无源组件。总共这些都通过一个6.25mm×9mm×3.32mmBGA封装杀青,让客户不错专心完成电路板的其他部分设想。

图9.LTM8053SilentSwitcher露馅芯片及EMI结果

无需LDO稳压器——电源案例研究

典型的高速ADC需要好多电压轨,其中一些电压轨噪声必须至极低才智杀青ADC数据表中的最高性能。

为了在高结果、小尺寸板空间和低噪声之间达成均衡,深广秉承的经管有策画是将开关电源与LDO后置稳压器联结使用,如图10所示。开关稳压器大约以更高结果杀青更高的降压比,但噪声相对也较大。低噪声LDO后置稳压器结果相对较低,但它不错控制开关稳压器产生的大部分传导噪声。尽可能减小LDO后置稳压器的降压比有助于援手结果。

这种组合能产生干净的电源,从而使ADC以最高性能入手。但问题在于多个稳压器会使布局更复杂,何况LDO后置稳压器在较高负载下可能会产生散热问题。

图10.为AD9625ADC供电的典型电源设想

图10所示的设想彰着需要进行一些衡量弃取。在这种情况下,低噪声是优先计议事项,因此结果和电路板空间必须做些退步。但也许无须如斯。最新一代的SilentSwitcherµModule器件将低噪声开关稳压器设想与µModule封装相联结,大约同期杀青易设想、高结果、小尺寸和低噪声的标的。

这些稳压器不仅尽可能减少了电路板占用空间,而且杀青了可膨胀性,可使用一个µModule稳压器为多个电压轨供电,进一步简陋了空间和时代。图11清爽了使用LTM8065SilentSwitcherµModule稳压器为ADC供电的电源树替代有策画。

图11.使用SilentSwitcherµModule稳压器为AD9625供电,可简陋空间的经管有策画

这些设想都仍是过互相测试比拟。图10和图11所示电源设想的ADC性能进行测试和比拟1。测试包括以下三种树立:

使用开关稳压器和LDO稳压器为ADC供电的圭臬树立。使用LTM8065径直为ADC供电,不进行进一步的滤波。使用LTM8065和特等的输出LC滤波器,进一步净化输出。测得的SFDR和SNRFS结果标明,LTM8065可用于径直为ADC供电,并不会影响ADC的性能。

这个实行有策画的中枢上风是大大减少了元件数目,从而援手了结果,简化了坐褥并减少了电路板占位空间。

小结

……

总之,跟着更多系统级设想需要满足愈加严格的圭表,尽可能充分利用模块化电源设想变得至关热切,尤其在电源设想专科陶冶有限的情况下。

由于好多细分市集条件系统设想必须相宜最新的EMI圭表条件,因此将SilentSwitcher手艺利用于小尺寸设想,同期借助µModule稳压器浅显易用的特色,不错大大裁减家具上市时代,同期还不错简陋电路板空间。

SilentSwitcherµModule稳压器的上风:

简陋PCB布局设想时代(无需再行设想电路板即可经管噪声问题)。无需特等的EMI滤波器(简陋元件和电路板空间本钱)。贬抑了里面电源巨匠进行电源噪声调试的需求。在宽责任频教训域内提供高结果。为噪声明锐型器件供电时,无需使用LDO后置稳压器。裁减设想周期。在尽可能小的电路板空间中杀青高结果。精良的热性能。



上一篇:儿童睡不及9小时 伤脑伤心扉    下一篇:被淡忘的骁龙888 Plus旗舰: 12G+256G降1800元脱手    

友情链接:

Powered by 夜色资讯 @2013-2022 RSS地图 HTML地图