Compact Power Supply Module의 전자기 간섭 최소화 방법

전력 공급에 있는 전자기 방해

전자기 간섭 (EMI)는 과민한 회로로 원치 않는 전자기 에너지 쌍을, 일으키는 원인이 되는 성과 degradation 또는 강직한 실패를 일으킵니다. 조밀한 전력 공급 단위에서는, 1 차적인 offenders는 빠른 엇바꾸기 반도체 (MOSFETs, 다이오드) 및 고주파 자석 성분 (인덕터, 변압기)입니다. 작은 발기국 힘 디자이너의 육체적인 constraints는 가까운 근접에 있는 noisy 그리고 과민한 성분을 두기 위하여, EMI 관리를 멀리 더 중대한 디자인에서 더 중대한 2 단계 디자인의 밑에 잘 어울립니다.

EMI는 전력선과 신호 추적을 따라 진행되며, 전기 및 자기장으로 공기를 통해 EMI 전파를 밝히는 동안 EMI가 나옵니다. 두 모드는 동일한 전환 노드에서 시작될 수 있으며, 각은 적절한 필터링, 차폐 및 레이아웃 기술 규정에 따라 해결되어야 합니다. CISPR 22/32 (EN 55032) 및 FCC Part 15 세트는 허용 가능한 배출에 엄격한 경계를 설정하므로, 준수가 상업 제품에 대한 옵션이 아닙니다.

컴팩트한 디자인의 EMI의 핵심 소스

다음과 같은 요소는 주로 포화 된 전력 모듈의 문제 간섭을 생성하는 데 가장 자주 책임이 있습니다.

Switching transistors – Switching 노드에서 높은 dv/dt 및 di/dt는 광대역 소음을 만듭니다.
Rectifier 다이오드 – 역 복구 전류는 회로에 고주파 스파이크를 주사합니다.
Magnetic Components – 유도체 및 변압기의 누설 유출은 인근 추적으로 커플 할 수 있습니다.
Parasitic 커패시턴스 – 스위치 노드와 접지 또는 열 싱크 사이의 스트레이 커패시턴스는 고주파 전류의 경로를 제공합니다.
입력/출력 케이블 – 모듈 내부의 발생되는 안테나, 발광 소음으로 작동한다.

EMI 감소를위한 기본 전략

1. 최적화된 PCB 배치

인쇄 회로 기판 배치는 EMI 성과 탈출에 있는 가장 큰 영향력 있는 요인을 분명히합니다. 조밀한 단위에서 각 밀리미터 조사, 그래서 우선순화는 중요합니다.

미니멀리즘 루프 영역 – 고전류 루프(예: 입력 커패시터 → 스위치 → 인덕터 → 출력 커패시터)는 가능하기 때문에 작아야 합니다. 유도를 줄이기 위해 전원 스테이지에서 전용 접지 평면을 직접 사용하며, 낮은 임피던스 반환 경로를 제공합니다.
Keep high-frequency nodes short – Switching node(High-side MOSFET의 배수)는 인덕터와 낮은 ‐side MOSFET에서만 연결된 작은 구리 섬이어야 합니다. 이 노드에서 긴 추적을 실행하지 마십시오.
초회 신호 및 전력 접지 - 제어 회로를 오염으로부터 노이즈 반환 전류를 방지하는 별의 또는 분할 비행기 접근을 사용합니다. 그런 다음 단일 지점에서 두 개의 접지를 연결하면 IC에서 직접.
]Stitching을 통해 사용 - 지상 비행기의 가장자리 주위에 여러 번의 얻은 임피던스를 줄이고 고주파 에너지를 포함.

레이아웃 가이드라인을 더 깊이 살펴보면 ]TI의 응용 프로그램 참고를 단계별 컨버터]에 대한 PCB 레이아웃에 참조합니다.

2. 보호 및 접지 기술

레이아웃을 혼자 배출을 억제 할 수 없을 때, 물리적 보호가 필요합니다. 컴팩트 모듈의 경우, 일반적인 접근법은 다음과 같습니다.

금속 인클로저 또는 캔 – 전환 영역을 커버하는 접지 금속 보호는 방사형 필드를 포함한다. 방패는 여러 지점에서 지상 비행기에 낮은 임피던스 접촉을 보장합니다.
내부 지상면 – 다중층 PCB에서, 고형 지상면(또는 두)는 힘 층과 신호 층 사이 놓인, 내부 방패로 작용합니다.
Guard traces - 민감한 신호선의 각 측면에 지상 추적을 실행하는 정전식 연결 감소.

지상에 놓는 것은 안테나로 행동하는 반복을 창조하기 위하여 주의깊게 취급되어야 합니다. 일반적인 권고는, 모든 회로를 위한 낮은 임피던스 지상 참고를 이용하기 위하여, 수시로 2 층 널의 바닥 층에 연속 지상에 붓기로 실행됩니다.

3. 입력 및 출력 필터링

필터는 실시된 EMI에 대하여 1차 방어입니다. 입력 버스에 escaping에서 소음을 방지하기 위하여 단위의 전원 입구와 출구 점에 둘 것입니다 또는 짐 도달.

입력 필터 – 일반 모드(CM) 및 차동 모드(DM) 요소의 조합. DM의 경우, 파이 필터(전기판이 자주 접미사로 전기 용량기)를 가진 (전기판). CM 초크는 모두 선에 똑같이 나타나는 소음을 억제하는 데 효과적입니다.
출력 커패시터가 출력 리플과 고주파 스파이크를 감소한 후 두 번째 명령 LC 필터]- 출력 커패시터가 출력 리플과 고주파 스파이크를 감소시킵니다. 유도체는 포화없이 DC 전류를 처리하도록 선택되어야 합니다.
Bulk 및 우회 축전기 – IC 핀에 가능한 한 가까운 장소 낮은 ‐ESR 세라믹 축전기, 더 큰 전기 또는 중합체 축전기 더 낮은 주파수 구성 요소를 처리하기 위하여 더 멀리 닫습니다.

종합 필터 설계 가이드를 위해, ] EMI 필터 설계에 대한Analog 장치' 기사를 참조합니다.

4. Snubber 회로

Snubbers는 기하학 유도 및 정전 용량에 저장된 에너지를 낭비하고, 다른 광선 소음을 끄는 반지를 댐핑. 2개의 일반적인 토폴라믹은:

RC 스텁 – 스위치 노드를 배경으로 둔 저항기 ‐ 축전기 네트워크. 저항기 값은 임계 값이 파라시틱 요소에 의해 형성된 LC 탱크를 비롯하기 위해 선택된다.
RCD snubber – Flyback 또는 forward converter에 사용되며, 이 클램프는 변압기 누설 유도로부터 전압 스파이크를 흡수합니다.

Snubbers는 전력 손실을 추가하지만 종종 레이아웃 패러시틱이 높고 마진이 얇은 컴팩트 모듈에서 삽입 할 수 있습니다.

5. 스프레드 스펙트럼 변조

많은 현대 전력 공급 관제사는 센터 점의 주위에 전환 빈도를 약간 변화하는 확산 스펙트럼 기술을 통합합니다. 이것은 더 넓은 주파수 대에 에너지를 배부하고, 어떤 단 하나 빈도든지에 첨단 방출을 감소시킵니다. 감소는 6-15 dB가 기본과 조화하여, 추가적인 거꾸로 하지 않고 규제 한계를 통과하는 것이 충분할지도 모릅니다. Spread‐spectrum는 특히 마진 조사의 각 decibel가 있는 소형 디자인에서 유용합니다.

6. 구성요소 선택

inherently lower EMI 세대를 가진 구성 요소는 상당한 디자인 노력을 절약할 수 있습니다:

Fast‐recovery 또는 Schottky 다이오드 - 역 복구 전류를 감소 및 관련 높은 주파수 링.
Low-gate-charge MOSFETs - 게이트 드라이브 저항이 증가하는 경우에 느린 전환 전환을 허용하고, dv/dt 및 di/dt를 낮추는.
Shielded inductors – 스레이 자기장 커플링 최소화. 토로이드 또는 차폐된 로드 코어 유도체는 컴팩트 모듈에서 선호됩니다.
Low-ESR 세라믹 커패시터] - 알루미늄 전해질 또는 탄탈륨 유형과 비교하여 더 나은 고주파 디퓨딩을 제공합니다.

Practical Design Guideline의 개요

소형 전력 공급 단위를 위해, 뒤에 오는 체크리스트는 EMI 성과가 시작에서 주소로 돕는 것을 도울 수 있습니다:

전환 빈도와 스프레드 ‐ spectrum 옵션 초기 정의.
공간 허용이면 전용 접지 및 전력 비행기가있는 4 층 PCB를 사용하십시오.
입력 커패시터 및 MOSFET를 가능한 한 가까이에 배치하십시오. 짧은 넓은 추적.
입력 및 출력에 LC 필터에 pi-filter를 삽입합니다.
전환 노드(측정에 의해 결정되는 값)에서 RC 스텁버를 추가합니다.
지상 금속을 가진 noisy 지역을 커버하면 방출이 높을 경우 할 수 있습니다.
가까운 현장 조사 및 스펙트럼 분석기를 사용하여 사전 예방 테스트를 수행하여 문제를 일찍 잡을 수 있습니다.

사전 지원 측정에 대한 자세한 지침은 Rohde & Schwarz의 사전 지원 EMI 테스트 개요에서 찾을 수 있습니다.

시험과 반복

이 웹 사이트는 귀하가 웹 사이트를 탐색하는 동안 귀하의 경험을 향상시키기 위해 쿠키를 사용합니다. 이 쿠키들 중에서 필요에 따라 분류 된 쿠키는 웹 사이트의 기본적인 기능을 수행하는 데 필수적이므로 브라우저에 저장됩니다. 또한이 웹 사이트의 사용 방식을 분석하고 이해하는 데 도움이되는 제 3 자 쿠키를 사용합니다. 이 쿠키는 귀하의 동의하에 만 브라우저에 저장됩니다. 이러한 쿠키를 거부 할 수도 있습니다. 이러한 쿠키 중 일부를 선택 해제하면 검색 환경에 영향을 미칠 수 있습니다.

방사형 배출을 위해, 오픈 레아 테스트 사이트 (OATS) 또는 완전히 원시 챔버는 공식 준수에 필요합니다. 그러나 많은 디자인 팀은 세미 ‐ 원시 챔버 또는 GTEM 셀을 사전 분석합니다. 키는 최종 보드가 인증에 제출 될 때까지 기다리는 것보다 프로토 타입 단계에서 신속하게 그것을 결정하는 것입니다.

성능, 크기 및 비용 절감

이 회사는 EMI의 주요 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체는 EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나이며, EMI의 공급 업체 중 하나입니다.

EMI 성능과 열 성능이 밀접하게 연결된다는 것을 주목할 가치가 있습니다. 덫을 놓는 방패는 힘 단위의 derating를 강제할지도 모릅니다. 마찬가지로, 힘이 접합 온도를 증가하는 snubber. 열 가장 및 prototyping는 EMI 디자인과 평행으로 진행되어야 합니다.