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    欢乐升级等级 赤脚:使用电源??榧蚧虴MI设计

    作者:Michael Daimer时间:2018-10-17来源:电子产品世界收藏

    欢乐升级网页版 www.rqcx.net   在设计时,您可能听说过电磁干扰()

    本文引用地址://www.rqcx.net/article/201810/393034.htm

      越来越多的应用必须通过标准,制造商才获得商业转售批准。意味着器件内部有电子开关,可通过它产生辐射。

      本文将介绍中EMI的来源以及降低EMI的方法或技术。本文还将向您展示电源???控制器、高侧和低侧FET及电感器封装为一体)如何帮助降低EMI。

      开关电源中EMI的来源

      首先,必须尊重物理定律。根据麦克斯韦方程组,交流电可产生电磁场。每个电导体中均会出现这种现象,其自身带有一些可以形成振荡电路的电容和电感。该振荡电路以特定频率(f=1/(2*π*sqrt(LC)))将电磁能辐射到空间中。该电路充当电磁能的发射器,但也可以接收电磁能并充当接收器。天线设计是为了最大化传输或接收能量。

      但并非每个应用都应该像天线一样,而且这种设计可能会产生负面影响。例如,开关降压电源设计用于将较高的电压转换为较低的电压,但它们同时也充当了(有害的)电磁波发射器,可能干扰其他应用,例如干扰AM频段。这种效应称为EMI。

      为了确保功能正常运行,最大限度地减少EMI源非常重要。国际无线电干扰特别委员会(CISPR)定义了各种标准,如作为汽车电气应用基准的CISPR 25,以及针对信息技术设备的CISPR 22。

      如何降低电源设计的EMI辐射呢?一种方法是用金属完全屏蔽开关电源。但在大多数应用中,由于成本和空间的原因,这种方法无法实现。一种更好的方法是减少和优化EMI源。许多文献已经详细讨论了这一专题;本文推荐了两种方式。

      让我们回顾一下开关电源中EMI的主要来源,以及为什么电源??榭梢园镏崴山档虴MI。

      减小布局中的电流环路

      顾名思义,开关电源是用来进行转换的。它们的作用是以几百千赫到几兆赫的频率打开和关闭输入电压。这就导致了快速电流转换(dI/dt)和快速电压转换(dV/dt)。根据麦克斯韦方程组,交流电流和电压产生交变电磁场。这些电磁场从其原点径向扩散,它们的强度随距离而降低。

      图1.来自开关电源的EMI会对负载和主电源产生影响。

      图2.在输入端、开关和输入电容器之间形成临界电流环路。

      图3.减小环路区域有助于降低EMI

      磁场和电场会干扰应用的导电部件(例如,印刷电路板[PCB]上的铜迹线,就像天线一样)并在线路上产生额外的噪声,这样又会导致发生EMI(见图1)。实际上几瓦功率的转换就会扩大EMI的辐射范围。

      图4.引脚排列有助于减小环路面积。左图:优化的引脚排列;右图:非优化布局,几乎无法形成良好的布局。

      辐射的电磁能与其流过的电流量(I)和环路面积(A)成正比。减小交流电流和电压环路的面积有助于降低EMI(见图2和图3)。

      着眼于引脚排列(见图4)可以帮助您通过减小高dI/dt环路面积来更好地设计良好布局。例如,开关节点能够引发高电流变化(dI)和高电压转换(dV)。良好的引脚排列可以分离噪声敏感引脚和噪声引脚??亟诘愫推舳庞】赡茉独朐肷舾行头蠢∫?。此外,输入引脚和接地引脚应相邻。这样便简化了PCB上的布线和输入电容器的放置。

      图5显示了LMR23630 SIMPLE SWITCHER?转换器的改进评估???EVM)。两个输入电容器距离输入引脚约2.5厘米。之所以如此排列,是为了模拟不良布局,因为电流环路区域(图5中的红色矩形)比数据表所要求和建议的要大。图5中的椭圆形红色形状表示转换器和电感器之间的开关节点。IC和电感器之间的环路面积越小越好。

      图6中的曲线图显示了LMR23630转换器的EMI辐射,其中只有VIN、GND和输入电容器之间形成的环路面积不同。良好的布局中电容器尽可能靠近输入引脚和接地引脚(环路面积尽可能地小)。而不良的布局中输入电容器距离输入引脚2.5厘米,从而形成一个较大的环路面积。

      图6.LMR23630转换器输入电容布局对EMI辐射的影响。


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    关键词: EMI 开关电源

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