EMC'yi Battery-Powered Portatif Cihazların Anlayışı

Elektromanyetik Uyumluluk (EMC) elektronik cihazların, ABD'de Federal İletişim Komisyonu (FCC) gibi amaçlarına ve en hızlı dijital devreleri, kablosuz radyoları ve hassas analog sensörlerin, EMC uyumluluğunun hem de yasal bir gereklilik olduğunu ve kritik bir güvenilirlik faktörü olduğunu garanti eder.

Battery-Powered Designs'te Benzersiz Meydanlar

Batarya destekli cihazlar temel olarak ana güç kullanan ekipmanlardan farklıdır. Sınırlı enerji bütçe güç tasarımcıları, güç tüketimini en aza indirmek için sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık kullanılan ve süzmeler, kablolamaları ve elektrik kayıplarının çoğalması gerekir; zeminleme programları, çok katmanlı devreler (PCBs) sınırlı alanla birlikte, yatay geçişler ve DC-DC dönüştürücüler, kablolamalarını etkin hale getirmek için gerekli olan diğer sabitleme noktalarına bağlı olarak, kablolamaları ve sabitlemeleri sağlar.

EMC Design'ın Temelleri

Shielding

Yüzeyleme, elektromanyetik alanların veya dış alanların blokajını içeren geçici korumaları veya engeller.Seçmiş cihazlar için, muhafaza plastik, veya damgalı bir metal koruyucusu, ekranlar, düğmeler ve mikrofonlar dikkatlice kullanılmalıdır: ⁇ /20'nin normal aralıklarla zemini azaltabilmesi için düşük maliyetli bağlantıları olması gerekir (genellikle her ⁇ /20 en yüksek endişe frekansında).

Filtreleme

Filtreler, taşıyıcılar üzerinde istenmeyen elektromanyetik enerjiyi baskılar.In portatif tasarımlarda, filtreler ağırlıklı olarak pasif LC ağlarıdır, ferrite beads, common-mode chokes ve feedthrough cleors. en kritik filtreleme noktaları, düşük kapasiteli seslerin ve tersinden kaynaklandığı ve DC-DC dönüştürücülerin giriş / giriş hatlarının uzunluğu arasındaki hızlarda kesintiye uğraması gerekir (paralamalar)

Yerleşme

Tüm devreler için düşük bir kesinti referans potansiyeli oluşturur. batarya destekli cihazlarda, toprak filtrelerini yönetmek için bir referans yoktur.En azından "signal zemin" veya "GND" olarak adlandırılan devreler, tüm mevcutları kontrol etmek için sağlam bir zemin düzleme ve bir zemine sahip olmak için tek yönlü sistemlere sahip olmak için gerekli olan bir zemine sahiptir.

Kazanılan Derece

Daha düşük doğal gürültü ve yüksek bağışıklık ile bileşenleri seçin. Anahtarlama düzenleyicileri için, kablosuz modüller için cihazları seçin, daha geniş bir bant genişliğine yayılmış ve yüksek seviyeleri azaltır. Düşük kapasiteli üreticiler için kullanın; X7R veya NP0 dielektrikler paketine dikkat edin: daha küçük paketler için (örneğin, 0201) dayanıklı olmayan çerezler için dayanıklı olmayan talepler kullanın.

PCB Layout Optimizasyonu

Layout muhtemelen en etkili EMC tasarım aktivitesidir. Altın kural, her yüksek frekanslı sinyal için bir sinyal ve geri dönüş yolu ile kapalı döngü alanını en aza indirmektir.Küçük bir döngü daha az ve manyetik alanlara daha az hassastır. Anahtar uygulamalar şunları içerir:

  • Yüksek hızlı sinyalleri (saatler, veri otobüsleri, RF) zemin veya güç uçakları arasındaki iç tabakalarda (strip konfigürasyonu) sınırlı alanlara yerleştirin.
  • Tüm izler mümkün olduğunca kısa tutun, özellikle saat ve düğümler için.
  • 90 derece köşeden kaçının; uzaklık değişiklikleri kontrol etmek için 45 derece chamfers veya eğrili izler kullanın.
  • Devreye göre Grup bileşenleri: güç tedarik devreleri hassas analogtan uzak; RF'den dijital işlem.
  • Sürekli bir zemin geri dönüş yolu doğrudan her sinyal izi altında sağlar. Bir iz değiştirmek için tabakaları değiştirmek gerekir, bir döngü korumak için yakındaki bir zemin ekleyin.
  • Tüm dış katmanlarda sağlam bir zemin kullanın, kenar radyasyonunu bastırmak için tahta kenarlarında sık sık dikme ile.
  • Eksi çiftler için (örneğin USB, Ethernet), ortak mod reddedilmesini sağlamak için sürekli spacing ve uzun eşleştirmeyi sürdürüyor.

Battery-Powered Cihazlar için ayrıntılı tasarım stratejileri

Minimizing Making

Batarya tedarik hattındaki değişiklikler, taşıyıcının alt kısmındaki bir giriş filtresini kullanarak birincil bir endişedir.Aptal olmayan bir filtreye geçiş yapılır.Internal geçiş frekansı (tipik olarak 1-3 MHz) ve harmonikler FM bandına iyi genişletilebilir.Mevcut bir giriş filtresini kullanarak, 1-10 μF kapasiteli bir filtreyi kullanarak, bir dizi sabitleme ile paralel olarak, bir sonraki sürümde bir sabitleme ile birlikte kontrol edilmelidir.

Radiated Emisyonları Yeniden Üretmek

Ayrıca 30 MHz ve 1 GHz arasındaki Radiated emisyonları genellikle bir boru izi, kablolar ve bileşen yol açar. En etkili sayacı, yüksek frekanslı akım döngülerini mümkün olduğunca küçük tutmaktır.Bir geçiş için düğümün (örneğin, bir boru hattının altındaki bir boru hattının çıkarılması) diğer ucundan geçerken, yüksek çözünürlükte bir görüntü oluşturabilir.

Güç Dürüstlük ve Battery Yönetimi

Güç bütünlüğü (PI) EMC ile yakından bağlantılıdır. Gürültülü bir güç demiryolu, yüksek frekanslılar için 10 nF'ye ulaşır ve 10 μF'ye kadar yüksek frekanslı şarj cihazını kullanarak en küçük kapasitörleri yerleştirin.Plock yönetim sistemi kendi başına (ücretli, yakıt teli, yüksek frekanslı bir şarj cihazı ile donatılmış 10 nF'ye ulaşırsa, yüksek çözünürlükte bir sabit bir sabit yükleyiciyi kullanarak sabit bir şekilde depolanır.

Coexistence ve Kablosuz Tasarım

Portre cihazları giderek daha fazla kablosuz radyolar (Wi-Fi, Bluetooth, hücresel, GPS) EMC sorunları genellikle sönüllüme olarak ortaya çıkıyor: bir radyonun bu yolla diğer radyoların alıcısını çalıştırıyor ve yakın zamanda dijital veya güç izlerinin bir kombinasyonunu kullanın.Eğer anten yerleştirme güçleri yüksek zaman-di çoklu dijital çizgilere yakın tutuyor ve fiziksel bir ısı değiştiricisi için gerekli olan emisyonlar için gerekli olan bir metal ısı değiştiricisi ekleyin.

Test ve Uyum

Başarılı EMC tasarımı, geliştirme döngüsü boyunca doğrulamaya bağlıdır, sadece sonunda değil. Bir spektrum analizörü kullanarak ön saflaştırma ölçümlerini kullanarak, yakın alanlı bir prob seti ve LISN. Yakın saha araştırmaları, ilgili standartlara göre akredite edilmiş bir laboratuvarda yapılmalıdır.For batarya destekli taşınabilir cihazlar için, ortak testler şunları içerir:

  • Güç tedarik limanında (CISPR 32 / FCC Bölüm 15B) emisyonlar yapılır - cihaz USB veya özel bir adaptörle ücretlendirilir.
  • Radiated Emisyonlar (CISPR 32 /COM Bölüm 15B) çoğu tüketici elektronik için 30 MHz'den 6 GHz'ye yarı-tankok odasında.
  • Radiated bağışıklık (IEC 61000-4-3) cihazın 3 V /m veya daha yüksek alanlara maruz kalmadığında arıza yapmamasını sağlamak için.
  • Estatik deşarj bağışıklık (IEC 61000-4-2) ±8 kV temasa ve ±15 kV hava deşarjı erişilebilir yüzeyler ve konektörlere karşı.

Tüm test kurulum ayrıntıları, kablo uzunlukları, batarya durumu (özellikle de vs. depleted) ve cihaz yönlendirmesi. Birçok taşınabilir cihaz şarj seviyesine bağlı olarak farklı performans gösterir, çünkü geçiş düzenleyici görevi döngüleri değişir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Batarya destekli taşınabilir cihazlardaki elektromanyetik uyumluluk için tasarım, bu makalede belirtilen ilkeleri uygulamak için çok yönlü bir meydan okumadır - güç girişlerinde stratejik filtreleme, zemin seçimi ve projedeki kablosuz koexistliği kullanarak - küçük ölçekli ve düşük maliyetli olan güç tüketiminin kısıtlamaları, her tasarım kritik öneme sahip olabilir.Bu makaleye yakın testlere göre, güç girişlerinde stratejik filtreleme, zemin yapıları kullanarak ve hızlı bir şekilde entegre edilen bir şekilde, güvenli bir şekilde koordineli bir şekilde, güvenli bir şekilde iş başında yapılan analizlere göre daha fazla performansa sahip olan bir yaklaşımdır.