כיצד למזער את ההתערבות אלקטרומגנטית במודולים קומפקטיים של אספקת חשמל

הבנה של ההתערבות אלקטרומגנטית ב-Power Supplies

הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) מתעוררת כאשר זוגות אנרגיה אלקטרומגנטיים לא רצויים מעגלים רגישים, גרימת ההידרדרות ביצועים או כישלון מוחלט.במודולים קומפקטיים אספקת חשמל, העבריינים העיקריים הם מוליכים למחצה מכווצים במהירות (MOSFET, diodes) ורכיבים הפיכה מגנטיים גבוהה קידוד גבוה (מספקים פיזיים של מעצבי כוח קטנים כדי להציב אלמנטים רועשים ורגישים קרוב, אני עושה הרבה יותר מאשר עיצובים מתקדמים - יעיל יותר, מהפך ראשון, מהתנהגויות מתקדמות יותר.

EMI פועל לאורך קווי חשמל וטעני אות, בעוד שרדיו EMI propagates דרך האוויר כמו שדות חשמליים ומגנטיים. Both modes יכול להיווצר מאותו מעבר node, וכל אחד צריך להיות מטופלים עם סינון הולם, מגן, וטכניקות פריסה. . הגבלות רגולטוריות כגון CISPR 22/32 (EN550 ו-FCC חלק 15 להציב גבולות נוקשים על פליטות לאפשרות, כך השגת עמידה היא לא מוצרים מסחריים אופציונליים.

מקורות מרכזיים של EMI בעיצובים קומפקטיים

האלמנטים הבאים הם האחראים ביותר ליצירת הפרעה בעייתית במודולים מיני-אורוידיים:

(ב) ,0) ,מכשים טרנזיסיסטורים 1 (ב) , גבוה דv / דאט ו di / dt בהחלפת Node יוצרים רעש רחב.
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0 מ"ג'נטאבי" (ה') מ"פ"ד) ו"המשכים" (Leakage flux) ממחנכים והופכים יכולים להתחבר לשרידים סמוכים.
(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) ,7 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אסטרטגיות בסיסיות ל-EMI Reduction

אופטימיזציה של PCB Layout

הפריסה של לוח המעגל המודפס היא ככל הנראה הגורם המשפיע ביותר בקביעת ביצועי EMI. במודולים קומפקטיים כל ספירת מילימטר, כך שהעדיפויות היא קריטית.

(FLT:0) אזורי לולאה (FLT:1) - לולאות מתקדמות (למשל, קבלן קלט) מתג מחנך , capacitor) צריך להיות קטן ככל האפשר. השתמש מטוס קרקע ייעודי ישירות תחת שלב הכוח כדי להפחית את אינדוקציה ולספק נתיב החזרה מופחת.
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) [ה]:0] אות ובסיס כוח הוראת כוח 1] – השתמש בגישה של כוכב או שבריר-מטוס כדי למנוע זרמי החזרה רועשים משילוב מעגלי הבקרה.
(ב) ,0) ,Use באמצעות תפרים של 1:1 - להציב מספר רב של דרכים סביב הקצוות של מטוס קרקע כדי להפחית את הדחף ולהכיל אנרגיה גבוהה.

עבור מבט עמוק יותר על הנחיות הפריסה, ראה את פתק היישום של FLT:0TI על פריסת PCB עבור ממירים עתידיים למטה 1.

טכניקת מגן ושמירה

כאשר הפריסה לבדה לא יכולה לדכא פליטות מספיק, הגנה פיזית הופכת להכרחית.עבור מודולים קומפקטיים, גישות נפוצות כוללות:

(ב) ,0) מ"מסטל או מברשות 1 (מגן מתכתי מעומק המכסה את אזור ההחלפה מכיל שדות מקרינה.
(ב-PLT:0) מטוסים קרקעיים בין-לאומיים (FLT:1) - ב- Multilayer PCBs, מטוס קרקע מוצק (או שניים) ממוקם בין שכבת הכוח ושכבות האותות משמשות כמגן טבועה.
(ב) ,0) ,193: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יש לטפל בזהירות כדי להימנע יצירת לולאות שפועלות כמו אנטנה. המלצה נפוצה היא להשתמש בנקודת מבט חד-פעמית-נמוכה לכל המעגלים, אשר לעיתים קרובות מיושמת כקרקע מתמשכת על השכבה התחתונה של לוח שתי שכבות.

מידע על Input and Outputing

מסננים הם ההגנה העיקרית נגד EMI.הם צריכים להיות ממוקמים בכניסת הכוח של המודול ונקודות היציאה כדי למנוע רעש לברוח באוטובוס קלט או להגיע לעומס.

(FLT:0) Input filterofFLT:1 - שילוב של משותף-mode (CM) ואלמנטים שונים-mode (DM) עבור DM, מנקה (capacitor-inductor-capacitor) עם ferrite bead לעתים קרובות מספיק. CM ננקנים יעילים לדיכוי רעש המופיע באותה מידה על שני הקווים.
(FLT:0Output filterearFLT:1) - מסנן LC מסדר שני לאחר הפלט capacitor להפחית את הפלט וספיציונות גבוהה.המוטב צריך לבחור לטפל זרם DC ללא ריצוף.
(FLT:0)Bulk ו- עקף capacitorsph:1) - Place low-ESR קרמיקה capaciacitors קרוב ככל האפשר ל- IC pins, עם אלקטרוליטי גדול יותר או פולימרים קפיטורים רחוק יותר כדי להתמודד עם רכיבים נמוכים יותר.

עבור מדריך עיצוב סינון מקיף, מתייחס ל-FLT:0 [Analog מכשירים] מאמר על EMI סינון עיצוביFLT:1.

4.Subber Circuits

סנובברים מתפזרים אנרגיה מאוחסנת בהשכלה טפילטית ובקפיאטנס, שחיקה כי אחרת תקרין רעש.שני סליחות נפוצים הם:

(FLT:0)RC snubberbiberFLT:1 - רשת התנגדות של capacitor ממוקם מעבר ללא צומת קרקע.ערך התנגדות נבחר לחשק באופן ביקורתי את מיכל ה-LC שנוצר על ידי אלמנטים parasitic.
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

סנובברים מוסיפים אובדן חשמל אבל הם לעתים קרובות הכרחיים במודולים קומפקטיים שבו פרציטיות הפריסה הם גבוהים בשוליים הם דקים.

5.הפצה Spectrum Modulation

רבים מודרני אספקת בקרים משלבים טכניקות ספקטרום התפשטות אשר משנה את תדירות המעבר מעט סביב נקודת מרכז.זה מפיץ את האנרגיה על פני להקה תדר רחב יותר, צמצום פליטות שיא בכל תדירות בודדת.ההפחתה יכולה להיות 6-15 dB ב-יסוד והרמוניה, אשר עשוי להיות מספיק כדי להעביר גבולות רגולטוריים ללא סינון נוסף.

בחירת .Commonent Selection

בחירת רכיבים עם הדור EMI נמוך מטבעם יכול לחסוך מאמץ עיצוב משמעותי:

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) (הטעינה-החוקה-מטען-המסו"ר) – אפשרו מעבר איטי יותר אם ההתנגדות לכונן השער מוגברת, הורדת dv/dt ו di/dt.
(ב) ,0) ,"התנכוד" (ב) ,"התתמ"ל)" (ב"ה)" (ב"ה)"התב"ה"ה"ב)"התתתתתתתתתתתתתתתתתתתתתתתתתתמי"ד (ב"ד)"ב"ב).
(FLT:0)Low-ESR קרמיקה capacitorsveFLT:1) - לספק דיפולינג גבוה יותר בהשוואה לסוגים אלקטרוליטיים או טנטלום אלומיניום.

עיצוב כללי

עבור מודול קומפקטי אספקת חשמל, הסימון הבא יכול לעזור להבטיח ביצועי EMI מטופלים מההתחלה:

Define the Movingתדירות וכל אפשרויות לספקטרום התפשטות מוקדם.
השתמש ב- PCBlayer 4 עם מטוסים קרקעיים וכוח ייעודי אם יאפשרו לחלל.
הניחו את ה-FET ו-FET קרוב ככל האפשר, עם עקבות קצרים ורחבים.
הכנס filter בקלט ו מסנן LC בפלט.
הוסף RC snubber על פני מעבר node (ערך שנקבע על ידי מדידה).
כיסוי האזור רועש עם מתכת מעומקת יכול אם פליטות נשאר גבוה.
לבצע בדיקות טרום שיתוף באמצעות בדיקה קרוב לשדה וניתוח ספקטרום כדי לתפוס בעיות מוקדם.

ניתן למצוא הדרכה מפורטת על מדידות קדם-ציות ב-FLT:0 [Rohde & שוורצ'ס טרום-שותף לבדיקת סקירה כללית של EMIFLT:1].

בדיקות ושיקום

שום סימולציה לא יכולה לחזות באופן מושלם את העולם האמיתי EMI. המדידה הפיזית היא חיונית. השתמש מנתח ספקטרום עם בדיקה כמעט שדה לזהות כתמים חמים על הלוח. מקורות רעש נפוצים לעתים קרובות תואמים עם הלולאות הפיזיות של הפריסה ואת הקרבה של המעבר לשרידים אחרים.לאחר פליטה דומיננטי מזוהה, תיקון ממוקד - כגון העברת עקבות, הוספת קפיר קטן, או להתאים את הנחירה של aub ניתן ליישם.

עבור פליטות קורנות, אתר פתוח-שטח (OATS) או תא nechoic מלא נדרש לציות רשמי.עם זאת, צוותי עיצוב רבים משתמשים בתא חצי-כוכי או תא GTEM עבור טרום-קציר.המפתח הוא להזדרז במהלך שלב האב-טיפוס במקום לחכות עד שהדירקטוריון הסופי הוגש לאישור.

Balancing Performance, Size ועלויות

במודולים קומפקטיים של אספקת חשמל, כל אסטרטגיית הפחתת EMI מגיעה עם עצירות מסחר.לדוגמה, הוספת מסנן גדול אינדוקטור עולה בגודל ועלויות; מגן מתכת מוסיף צעדים ואתגרי פירוק חום; מודולציה פרוצה יכול מעט להפחית יעילות בעומסי אור.המהנדס חייב לאשר אסטרטגיות המציעות את היתרון הגדול ביותר עבור מגבלות העיצוב ספציפיות לעתים קרובות, שילוב של פריסה נקייה, או מגבלות שטח קטן, ללא מגבלות תעבורה, או מלוטשות, 000, ללא מגבלות מעגל קטן.

ראוי גם לציין כי ביצועי EMI וביצועים תרמיים קשורים זה לזה. מגן כי מלכודות חום עשוי לכפות על קצה מודול הכוח. בדומה, משב רוח שמבטל את כוח הטמפרטורות צומת. סימולציה תרמית ו prototyping צריך להמשיך במקביל עם עיצוב EMI.

מסקנה

צמצום ההתערבות האלקטרומגנטית במודולים של אספקת חשמל קומפקטי דורש גישה ממושמעת המרחיבת את בחירת הרכיב, הפריסה של PCB, סינון, הגנה ובדיקה. על ידי הבנת מקורות EMI ומימוש טכניקות מידבקות מוכחות בתחילת מחזור העיצוב, מהנדסים יכולים להשיג הן עמידה רגולטורית והן מערכת אמינה.המפתח הוא לטפל ב-EMI לא כמחשבה, אלא כמשמרתק של תכנון, המנוהל ממערכות ההפעלה ועד לספין-זמנית, אפילו באמצעות המערכת החשמלית, אפילו באמצעות המערכת עצמה.