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क्या किया जाता है उत्सर्जन?

विद्युत चुम्बकीय संगतता (ईएमसी) यह सुनिश्चित करता है कि इलेक्ट्रॉनिक उपकरण हस्तक्षेप के कारण या अनुभव किए बिना साझा विद्युत चुम्बकीय वातावरण में काम कर सकते हैं। आचारित उत्सर्जन ईएमसी की एक महत्वपूर्ण उप-निवेश है - विद्युतीय शोर को बनाए रखा जाता है जो प्रवाहकीय पथ जैसे पावर लाइन्स, सिग्नल केबल और ग्राउंड कनेक्शन के साथ प्रचारित करता है। विकिरण उत्सर्जन के विपरीत, जो अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करते हैं, तारों के इंटरफेस के माध्यम से उत्सर्जन यात्रा करते हैं और आम तौर पर वाणिज्यिक और औद्योगिक उपकरणों के लिए 150 kHz से 30 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति रेंज पर मापा जाता है। ये गड़बड़ी पास के उपकरणों के प्रदर्शन को बाधित कर सकती है, डेटा भ्रष्टाचार का कारण बन सकती है, या यहां तक कि सिस्टम विफलताओं का कारण बन सकता है।

कुंजी मानक और विनियम

विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम की रक्षा के लिए दुनिया भर में संचालित उत्सर्जन पर नियामक निकाय निर्धारित सीमा। सबसे व्यापक रूप से अपनाया मानकों में शामिल हैं:

CISPR 22 / CISPR 32 – सूचना प्रौद्योगिकी उपकरणों और मल्टीमीडिया उपकरणों के लिए अंतर्राष्ट्रीय मानकों। ये दोनों प्रमुखों और दूरसंचार बंदरगाहों के लिए सीमा को परिभाषित करते हैं।
FCC Part 15 Subpart B – संयुक्त राज्य अमेरिका संघीय संचार आयोग unintentional रेडिएटर के लिए विनियमन। यह अनिवार्य है कि अमेरिका में बेचे गए उपकरणों के लिए उत्सर्जन सीमा का आयोजन किया गया।
IEC 61000-6-3 / 61000-6-4 - आवासीय, वाणिज्यिक और औद्योगिक वातावरण के लिए जेनेरिक ईएमसी उत्सर्जन मानकों।
EN 55032 / EN 55035 - मल्टीमीडिया उपकरणों के लिए यूरोपीय हार्मोनाइज्ड मानकों।

ये मानक माप विधियों, आवृत्ति रेंज और अधिकतम अनुमेय शोर स्तर निर्दिष्ट करते हैं। उदाहरण के लिए, एफसीसी पार्ट 15 क्लास बी सीमाएं कक्षा ए से अधिक कड़े हैं, आवासीय अनुप्रयोगों को लक्षित करते हैं। इंजीनियरों को अपने उत्पाद श्रेणी और लक्ष्य बाजार पर लागू विशिष्ट मानक से परामर्श करना चाहिए। आप FCC वेबसाइट पर विस्तृत सीमाएं पा सकते हैं या ]]IEC EMC portal ]] के माध्यम से।

आचार संहिता

परिचालित उत्सर्जन सर्किट और उपप्रणाली से उत्पन्न होता है जो उच्च आवृत्ति शोर उत्पन्न करते हैं और इसे शक्ति या संकेत रेखाओं पर जोड़े जाते हैं।

Switching Power Supply (SMPS)] - डीसी-डीसी कन्वर्टर्स में ट्रांजिस्टर की तेजी से स्विचिंग हार्मोनिक्स और रिंग बनाता है जो एसी मेन्स या डाउनस्ट्रीम लोड पर वापस जा सकता है।
डिजिटल सर्किट - हाई स्पीड क्लॉक, डेटा बसें, और I/O इंटरफेस ट्रांसिएंट धाराओं का उत्पादन करते हैं जो आपूर्ति रेल में शोर को इंजेक्ट करते हैं।
]मोटर ड्राइव और रिले - आगमनात्मक लोड स्विचिंग वोल्टेज स्पाइक्स और arcing उत्पन्न करता है, जिससे ब्रॉडबैंड संचालित शोर होता है।
वायरलेस ट्रांसमीटर - जबकि मुख्य रूप से एक RF स्रोत, बेजोड़ एंटीना या खराब लेआउट बिजली लाइनों पर वापस ऊर्जा जोड़ सकते हैं।
]Faulty या Unshielded केबल्स - लंबे केबल आम मोड धाराओं के लिए एंटेना के रूप में कार्य करते हैं; खराब परिरक्षण या ग्राउंडिंग उन्हें उत्सर्जन के लिए नाली में बदल सकते हैं।
Rectifiers and Phase-Controlled Circuits - Nonlinear वर्तमान ड्रॉ कम आवृत्ति हार्मोनिक बनाता है जो भी आयोजित उत्सर्जन का एक रूप हैं।

प्रमुख स्रोत की पहचान करना शमन में पहला कदम है। वर्तमान क्लैंप या निकट क्षेत्र की जांच के साथ निकट क्षेत्र की जांच एक पीसीबी या केबल असेंबली पर शोर मूल को खोजने में मदद कर सकती है।

आचारित उत्सर्जन के लिए मापन तकनीक

सटीक माप अनुपालन के लिए आवश्यक है। मानक सेटअप में शामिल हैं:

]Line Impedance Stabilization Network (LISN) - बिजली स्रोत और परीक्षण के तहत उपकरण के बीच रखा (EUT). LSN माप आवृत्ति रेंज पर एक परिभाषित प्रतिबाधा (आम तौर पर 50 Ω ) | 50 μH) प्रदान करता है और बाहरी शोर से EUT को अलग करता है।
EMI रिसीवर या स्पेक्ट्रम विश्लेषक - LISN उत्पादन बंदरगाहों के पार वोल्टेज को मापता है। Quasi-peak और औसत डिटेक्टरों का उपयोग हस्तक्षेप की मानव धारणा से मिलान करने के लिए किया जाता है। संकल्प बैंडविड्थ (RBW) मानक के आधार पर 9 kHz या 120 kHz पर सेट किया गया है।
टेस्ट सेटअप - आयोजित उत्सर्जन को बिजली लाइनों (चरण, तटस्थ, जमीन) पर मापा जाता है और यदि आवश्यक हो तो सिग्नल / टेलीकॉम पोर्ट पर मापा जाता है। EUT अपने सामान्य मोड में काम करता है जबकि उत्सर्जन निर्दिष्ट आवृत्ति रेंज (आम तौर पर 150 kHz से 30 MHz) पर रिकॉर्ड किया जाता है।

एक LSN और स्पेक्ट्रम विश्लेषक के साथ पूर्व अनुपालन परीक्षण औपचारिक प्रमाणीकरण से पहले समय और लागत बचा सकता है। एक गहरी गोता के लिए, CISPR मानकों प्रलेखन] का उल्लेख करें।

आचारित उत्सर्जन के लिए शमन रणनीतियां

कम करने वाले उत्सर्जन को फ़िल्टरिंग, शील्डिंग, ग्राउंडिंग और सावधानीपूर्वक डिजाइन के संयोजन की आवश्यकता होती है। नीचे सबसे प्रभावी तकनीकें हैं, घटक चयन से लेकर सिस्टम-स्तरीय एकीकरण तक।

इनपुट फ़िल्टरिंग

पावर एंट्री प्वाइंट पर फ़िल्टर आयोजित शोर के खिलाफ प्राथमिक रक्षा हैं। प्रमुख घटकों में शामिल हैं:

Common-Mode Chokes – दो वाइंडिंग के साथ एक फेराइट कोर जो अंतर मोड संकेतों को पारित करने की अनुमति देते हुए सामान्य मोड धारा धाराओं को उच्च प्रतिबाधा प्रस्तुत करता है। शोर को कम करने के लिए गंभीर जो जमीन के सापेक्ष दोनों लाइनों पर समान रूप से दिखाई देता है।
X और Y संधारित्र - X संधारित्र (लाइन और तटस्थ) फिल्टर अंतर मोड शोर; Y संधारित्र (लाइन से जमीन या तटस्थ से जमीन) फ़िल्टर आम मोड शोर। एसी मुख्य के लिए सुरक्षा रेटेड संधारित्रों का उपयोग करें।
LC फ़िल्टर – निम्न-पास LC फ़िल्टर (जैसे, एक π-filter) विशिष्ट आवृत्ति बैंड को दबाने के लिए ट्यून किया जा सकता है। प्रारंभ करनेवाला और संधारित्र मूल्यों को शोर स्पेक्ट्रम के भीतर अनुनाद से बचने के लिए चुना जाना चाहिए।
]Ferrite Beads[ – उच्च आवृत्ति शोर के लिए प्रभावी (10 मेगाहर्ट्ज) ऊपर। उन्हें व्यक्तिगत तारों या केबल बंडलों के आसपास रखा जाता है ताकि महत्वपूर्ण डीसी प्रतिरोध के बिना नुकसान को जोड़ा जा सके।

फ़िल्टर डिज़ाइन को प्रतिबाधा के लिए गलतियां, घटक परजीवी और संचालित और विकिरण उत्सर्जन सीमा दोनों को पूरा करने की आवश्यकता का ध्यान रखना चाहिए। सिमुलेशन टूल (जैसे, विक्रेता मॉडल के साथ SPICE) प्रोटोटाइप से पहले फिल्टर प्रदर्शन को अनुकूलित करने में मदद करता है।

परिरक्षण और ग्राउंडिंग

उचित परिरक्षण और ग्राउंडिंग केबलों पर युग्मन से शोर को रोकने और बाड़े को अलग करने से रोकता है।

Cable Shielding - बिजली और संकेत केबलों पर लट या पन्नी ढाल को आवृत्ति के आधार पर एक या दोनों सिरों पर कम प्रतिबाधा जमीन के संदर्भ में समाप्त किया जाना चाहिए।
]Ground Planes and Star Grounding - एक पीसीबी पर एक ठोस जमीन विमान जमीन प्रतिबाधा को कम कर देता है और सामान्य मोड वोल्टेज बूंदों को कम करता है। स्टार ग्राउंडिंग संदूषण से बचने के लिए संवेदनशील एनालॉग रिटर्न से शोर उच्च-वर्तमान रिटर्न को अलग करता है।
Chassis Grounding - उपकरण चेसिस को सीधे पृथ्वी (या सुरक्षा ग्राउंड) के लिए कम-प्रेरणा पट्टा के साथ बंधे होना चाहिए। यह सामान्य मोड धारा धाराओं के लिए एक सिंक प्रदान करता है और उन्हें सिग्नल केबलों में बहने से रोकता है।
]]Ferrite Cores on केबल्स - केबल के चारों ओर एक फेराइट कोर (स्नैप-ऑन या toroidal) जोड़ना आम मोड प्रतिबाधा को बढ़ाता है और केबल से उत्पन्न उत्सर्जन को कम करता है एक एंटीना के रूप में कार्य करता है।

पीसीबी लेआउट सर्वश्रेष्ठ अभ्यास

बोर्ड-स्तर के डिजाइन विकल्पों में आयोजित उत्सर्जन पर एक प्रमुख प्रभाव पड़ता है।

]]]Realized Loop Areas - उच्च गति संकेत पथ और उनके रिटर्न धाराओं को लूप प्रवेशन और चुंबकीय क्षेत्र युग्मन को कम करने के लिए बंद रखें।
]Separate एनालॉग और डिजिटल धारा - डिजिटल स्विचन शोर को एनालॉग या बिजली आपूर्ति पथ में प्रवेश करने से रोकने के लिए बोर्ड को विभाजन करना। यदि आवश्यक हो तो एक बिंदु पर जुड़े अलग जमीन क्षेत्रों का उपयोग करें।
]Decoupling संधारित्र - आईसी पावर पिन के करीब के रूप में कम ESR संधारित्र जगह। एकाधिक मान (जैसे, 0.1 μF + 1 nF + 100 pF) एक विस्तृत आवृत्ति रेंज को कवर कर सकते हैं।
Trace Routing - उच्च वर्तमान स्विचिंग ट्रेस लघु और चौड़े रखें। शोर शक्ति निशान या स्विचन नोड्स के पास संवेदनशील संकेतों को रूट करने से बचें। विभेदक संकेतन सामान्य मोड उत्सर्जन को कम कर सकते हैं।
]]पावर सप्लाई लेआउट - बोर्ड में फैलने से पहले कनेक्टर के पास इनपुट फिल्टर घटकों को जाल शोर के लिए रखें। विभिन्न वोल्टेज डोमेन के लिए अलग-अलग पावर प्लेन का उपयोग करें।

घटक चयन

निम्न-EMI घटकों का चयन अनुपालन को सरल बनाता है:

]Spread-Spectrum Clocks - क्लॉक आवृत्ति को मॉडुलन एक व्यापक बैंड में ऊर्जा फैलता है, जिससे विशिष्ट हार्मोनिक्स पर चरम उत्सर्जन को कम किया जा सकता है। कई माइक्रोकंट्रोलर और SoCs इस सुविधा की पेशकश करते हैं।
]Slow-Slew Drivers[] – नियंत्रित slew दरों (जैसे, उच्च गति CML जहां संभव हो) के बजाय LVCMOS के साथ आईसी का उपयोग उच्च आवृत्ति सामग्री को कम करता है।
]]Integrated EMI Filter[ – कुछ कनेक्टर्स और आईसीएस में आम मोड और अंतर मोड शोर के लिए अंतर्निहित फ़िल्टरिंग शामिल है। ये बोर्ड स्पेस को बचा सकते हैं और डिजाइन जोखिम को कम कर सकते हैं।

व्यावहारिक उदाहरण: SMPS से उत्सर्जन को मिटिगेट करना

12 वी, 3 ए फ्लाईबैक कनवर्टर पर विचार करें जो डिजिटल लोड खिला रहा है। शमन के बिना, एसी इनपुट पर उत्सर्जन 2 मेगाहर्ट्ज से 10 मेगाहर्ट्ज तक की एफसीसी क्लास बी सीमाओं से अधिक हो जाता है। निम्नलिखित कदम डिजाइन को अनुपालन में लाते हैं:

सुधारक और इनपुट संधारित्र के बीच एक सामान्य मोड चोक (2 एमएच, 3 ए के लिए रेट) जोड़ें।
डीसी ग्राउंड से पृथ्वी तक 0.1 μF Y संधारित्र रखें (सुरक्षा-रेटेड Y2 संधारित्र का उपयोग करके)।
इनपुट थोक संधारित्र को कम-ESR प्रकार के साथ बदलें और समानांतर में 10 nF फिल्म संधारित्र जोड़ दें।
अंतर-विंदरण समाई को कम करने के लिए ट्रांसफार्मर घुमावदार तकनीक में सुधार।
पीसीबी पर कसकर प्राथमिक स्विचिंग लूप को रूट करें, जिसमें माध्यमिक पक्ष पर जमीन का समतल होता है।

इन परिवर्तनों के बाद, पुनः प्राप्ति सभी आवृत्तियों पर 15 डीबी μV मार्जिन दिखाती है।

निष्कर्ष

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में एक अनुप्रयुक्त उत्सर्जन एक प्रतिवेसिव चुनौती है, लेकिन उन्हें व्यवस्थित रूप से मानकों के ज्ञान, सटीक माप और साबित शमन तकनीकों के संयोजन के माध्यम से संबोधित किया जा सकता है। बिजली इनपुट, सावधान बोर्ड लेआउट और उचित ग्राउंडिंग पर मजबूत फ़िल्टरिंग के साथ शुरू होने से एक अनुरूप डिजाइन के लिए नींव प्रदान करता है। प्रारंभिक पूर्व अनुपालन परीक्षण और iterative शोधन पिछले मिनट के पुन: डिजाइन और प्रमाणीकरण विफलताओं के जोखिम को कम कर देता है। इन प्रथाओं को विकास चक्र में एकीकृत करके, इंजीनियर उन उत्पादों को वितरित कर सकते हैं जो नियामक आवश्यकताओं को पूरा करते हैं और उनके इच्छित विद्युत चुम्बकीय वातावरण में विश्वसनीय रूप से काम करते हैं।