Elektromagnetne smetnje (EMI) u dizajnu dugo su bile glavna glavobolja, posebno u automobilskoj industriji. Da bi što je više moguće minimizirali EMI, dizajneri obično dizajniraju šeme i crtaju rasporede kako bi smanjili izvore buke smanjenjem područja petlje sa visokim di/dt i brzinama prelaza.
Međutim, ponekad, bez obzira na to koliko je pažljiv raspored i shematski dizajn, još uvijek nije moguće smanjiti provedeni EMI na željeni nivo. To je zato što šum ne zavisi samo od parazitnih parametara kola već i od jačine struje. Osim toga, djelovanje otvaranja i zatvaranja prekidača stvara diskontinuirane struje, a ove diskontinuirane struje stvaraju talase napona na ulaznim kondenzatorima, što povećava EMI.
Stoga je neophodno koristiti neke druge metode za poboljšanje performansi sprovedenih EMI. Ovaj rad se fokusira na uvođenje ulaznih filtera za filtriranje buke ili dodavanje štitova za zaključavanje buke.
Slika 1 Šematska skica EMI filtera
Slika 1 prikazuje pojednostavljeni EMI filter, uključujući filter zajedničkog moda (CM) i filter diferencijalnog načina rada (DM). Tipično, DM filter se uglavnom koristi za filtriranje šuma manjeg od 30MHz (DM šum), a CM filter se uglavnom koristi za filtriranje šuma od 30MHz do 100MHz (CM šum). Međutim, oba filtera zapravo pružaju određeno suzbijanje EMI šuma u cijelom frekvencijskom opsegu.
Slika 2 prikazuje šum ulazne elektrode bez filtera, uključujući i pozitivnu i negativnu buku, i označava vršni i prosječni nivo ovih šuma. U ovom slučaju, sistem koji se testira uglavnom koristi čip LMR14050SSQDDARQ1 za izlaz 5V/5A i za napajanje sljedećeg čipa TPS65263QRHBRQ1, koji istovremeno daje 1,5V/3A, 3,3V/2A i 1,8V/2A. Oba ova dva čipa rade na frekvenciji prebacivanja od 2.2MHz. Pored toga, sprovedeni EMI standard prikazan na slici je CISPR25 klasa 5 (C5).
Slika 2 Karakteristike buke po standardu C5 (bez filtera)
Slika 3 prikazuje rezultate EMI sa dodatkom DM filtera. Kao što se može vidjeti sa slike, DM filter smanjuje DM šum srednjeg opsega (2MHz do 30MHz) za skoro 35dBμV/m. Pored toga, šum visokog opsega (30MHz do 100MHz) je takođe smanjen, ali i dalje prelazi granični nivo. Ovo je uglavnom zbog ograničene sposobnosti filtriranja DM filtera za CM šum visoke frekvencije.
Slika 3 Karakteristike buke u standardu C5 (sa DM filterom)
Slika 4 prikazuje karakteristike buke uz dodatak CM i DM filtera. U poređenju sa slikom 3, dodavanje CM filtera smanjuje CM šum za skoro 20 dB μV/m. EMI performanse takođe prelaze C5 standard. I EMI performanse takođe prelaze CISPR25 C5 standard.
Slika 4 Karakteristike buke prema standardu C5 (sa CM i DM filterima)
Slika 5 prikazuje karakteristike šuma opsega CM i DM filtera u različitim rasporedima, gdje su filteri isti kao na slici 4. Međutim, u poređenju sa slikom 4, šum se povećava za oko 10 dB μV/m na cijeloj frekvenciji. opseg, a visokofrekventni šum čak premašuje prosječnu vrijednost standarda CISPR25 C5.
Slika 5 Karakteristike buke prema C5 standardu (sa CM i DM filterima, različiti rasporedi)
Razlika u rezultatima buke između slika 4 i 5 uglavnom je posljedica razlika u ožičenju PCB-a, kao što je prikazano na slici 6. U ožičenju sa slike 5 (desna strana slike 6), veliki bakarni sloj (GND) okružuje DM filter i formira neke parazitne kapacitete sa Vin poravnanjem. Ove parazitne kapacitivnosti obezbeđuju efikasan put niske impedancije za filter bajpas signala visoke frekvencije. Stoga, kako bi se maksimizirale performanse filtera, potrebno je ukloniti svu bakrenu oblogu oko filtera, kao što je prikazano na lijevoj strani ožičenja na slici 6.
Slika 6 Različita PCB ožičenja
Pored dodavanja filtera, još jedan efikasan način za optimizaciju EMI performansi je dodavanje štitova. To je zato što metalni štit spojen na GND sprječava zračenje buke prema van. Slika 7 preporučuje način postavljanja štita. Štit pokriva sve komponente na ploči.
Slika 8 prikazuje rezultate EMI nakon dodavanja filtera i štita. Kao što je prikazano, šum u cijelom frekventnom opsegu je gotovo eliminisan štitom i EMI performanse su vrlo dobre. Ovo je uglavnom zbog činjenice da dugi ulazni provodnici, koji su ekvivalentni anteni, spajaju mnogo zračenog šuma, koje štit izoluje. U ovom dizajnu, IF šum je takođe povezan sa ulaznim vodovima na ovaj način.
Slika 7 3D model PCB-a sa zaštitom
Slika 8 Karakteristike buke sa standardom C5 (sa CM, DM filterom i štitom)
Slika 9 takođe prikazuje karakteristike buke sa filterima i štitovima. Za razliku od slike 8, štit na slici 9 je metalna kutija koja se obavija oko cijele ploče i samo su ulazni vodovi izloženi. Uprkos štitu, neki zračeni šum i dalje može zaobići EMI filter i spojiti se na strujne vodove na PCB-u, što rezultira lošijim karakteristikama buke nego na slici 8. Zanimljivo je da karakteristike buke u visokofrekventnom opsegu na slikama 4, 8 i 9 (ožičenje istog rasporeda) su skoro identični. To je zato što sa dodatkom EMI filtera, šum visokofrekventnog opsega koji se može spojiti na ulaznu liniju gotovo da ne postoji.
Slika 9 Karakteristike buke prema standardu C5 (sa CM, DM filterom i zaštićenom metalnom kutijom)
Ukratko, dodavanje EMI filtera ili zaštite može efikasno poboljšati EMI performanse. Međutim, u isto vrijeme, raspored i ožičenje filtera i postavljanje štita treba pažljivo razmotriti.
Osnovana 2010. godine sa 100 plus zaposlenih i 8000 plus m2. tvornica samostalnih imovinskih prava, kako bi se osiguralo standardno upravljanje i ostvarili najekonomičniji efekti uz uštedu troškova.
Posjeduje vlastiti obradni centar, vješti montažer, tester i QC inženjere, kako bi osigurali jake sposobnosti za proizvodnju, kvalitet i isporuku NeoDen strojeva.
Više od 40 globalnih partnera pokrivenih u Aziji, Evropi, Americi, Okeaniji i Africi, kako bi uspješno opsluživali više od 10000 korisnika u cijelom svijetu, kako bi osigurali bolju i bržu lokalnu uslugu i brzu reakciju.
Vješti i profesionalni inženjeri podrške i servisa na engleskom jeziku, kako bi osigurali brz odgovor u roku od 8 sati, rješenje pruža u roku od 24 sata.
Jedinstveni među svim kineskim proizvođačima koji su registrovali i odobrili CE od strane TUV NORD-a.
NeoDen pruža doživotnu tehničku podršku i servis za sve NeoDen mašine, štaviše, redovno ažuriranje softvera na osnovu iskustva korišćenja i stvarnih svakodnevnih zahteva krajnjih korisnika.