選擇低EMI電源需要了解的幾大要素
由于市場(chǎng)對(duì)于提升信息技術(shù)和通信設(shè)備性能的需求,因此如今的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面臨著必需設(shè)計(jì)EMI兼容產(chǎn)品的巨大挑戰(zhàn)。在銷售之前,所有通常被規(guī)定為具有一個(gè)高于9kHz之已調(diào)時(shí)鐘信號(hào)的信息技術(shù)設(shè)備(ITE)都必須滿足相關(guān)的政府標(biāo)準(zhǔn),例如美國(guó)的FCCPart15SubpartB和歐盟的EN55022,這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)和商業(yè)環(huán)境(ClassA)以及家庭環(huán)境(ClassB)的最大可容許輻射發(fā)射。鑒于此類嚴(yán)格的EMI標(biāo)準(zhǔn)、工程人力資源限制和產(chǎn)品快速上市要求,使得通過EN55022標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證之電源模塊的普及率有所提高。然而重要的是必須知曉電源模塊在認(rèn)證時(shí)所處的電氣操作條件,以避免在之后的設(shè)計(jì)過程中感到詫異。對(duì)開關(guān)模式穩(wěn)壓器中的EMI干擾源和場(chǎng)強(qiáng)因子有所了解將有助于設(shè)計(jì)工程師選擇最佳的組件,以減輕特別是那些所需電流水平較高之尖端設(shè)備中的電磁輻射。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/327338.htm圖1:FCC輻射限值(USA)和EN55022ClassB輻射限值(歐盟)
圖2:具寄生電感器和電容器的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器
由于其特殊的性質(zhì),開關(guān)電源會(huì)產(chǎn)生輻射到周圍大氣中的電磁波。脈沖電壓和電流將因開關(guān)動(dòng)作而出現(xiàn),并直接影響輻射電磁波的強(qiáng)度。此外,轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的寄生器件也會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。圖2給出了一款典型的降壓型轉(zhuǎn)換器,其包括功率MOSFET的寄生電感器和寄生電容器。
由于市場(chǎng)對(duì)于提升信息技術(shù)和通信設(shè)備性能的需求,因此如今的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員面臨著必需設(shè)計(jì)EMI兼容產(chǎn)品的巨大挑戰(zhàn)。在銷售之前,所有通常被規(guī)定為具有一個(gè)高于9kHz之已調(diào)時(shí)鐘信號(hào)的信息技術(shù)設(shè)備(ITE)都必須滿足相關(guān)的政府標(biāo)準(zhǔn),例如美國(guó)的FCCPart15SubpartB和歐盟的EN55022,這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了工業(yè)和商業(yè)環(huán)境(ClassA)以及家庭環(huán)境(ClassB)的最大可容許輻射發(fā)射。鑒于此類嚴(yán)格的EMI標(biāo)準(zhǔn)、工程人力資源限制和產(chǎn)品快速上市要求,使得通過EN55022標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證之電源模塊的普及率有所提高。然而重要的是必須知曉電源模塊在認(rèn)證時(shí)所處的電氣操作條件,以避免在之后的設(shè)計(jì)過程中感到詫異。對(duì)開關(guān)模式穩(wěn)壓器中的EMI干擾源和場(chǎng)強(qiáng)因子有所了解將有助于設(shè)計(jì)工程師選擇最佳的組件,以減輕特別是那些所需電流水平較高之尖端設(shè)備中的電磁輻射。
圖1:FCC輻射限值(USA)和EN55022ClassB輻射限值(歐盟)
圖2:具寄生電感器和電容器的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器
由于其特殊的性質(zhì),開關(guān)電源會(huì)產(chǎn)生輻射到周圍大氣中的電磁波。脈沖電壓和電流將因開關(guān)動(dòng)作而出現(xiàn),并直接影響輻射電磁波的強(qiáng)度。此外,轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的寄生器件也會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。圖2給出了一款典型的降壓型轉(zhuǎn)換器,其包括功率MOSFET的寄生電感器和寄生電容器。
EMI抑制
用于降低來(lái)自開關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的輻射EMI之替代方法而臨著其他的難題。一種傳統(tǒng)方法是在電源解決方案周圍增設(shè)EMI屏蔽,其將在金屬外殼內(nèi)包含一個(gè)EMI場(chǎng)。然而,EMI屏蔽會(huì)增加設(shè)計(jì)復(fù)雜性、尺寸和成本。在開關(guān)節(jié)點(diǎn)上(VSW)布設(shè)一個(gè)RC減振器電路可幫助減小電壓尖峰和后續(xù)的振鈴。可是增設(shè)一個(gè)減振器電路將降低工作效率,從而增加功率耗散,導(dǎo)致環(huán)境溫度和PCB溫度升高。最后一種對(duì)策是采取優(yōu)良的PCB布局方案,包括使用局部低ESR陶瓷去耦電容器,并為所有的大電流通路采用簡(jiǎn)短的PCB走線間隔,以最大限度地抑制圖2中所示的寄生效應(yīng),不過代價(jià)是增加了工程設(shè)計(jì)時(shí)間并延緩了產(chǎn)品的上市進(jìn)程。總的說(shuō)來(lái),為了同時(shí)滿足尺寸、效率、熱耗散和EMI規(guī)格要求,工程師必需具備豐富的電源設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并做出艱難的權(quán)衡取舍,特別是在高輸入電壓、高輸出功率應(yīng)用中(原因如上所述)。為了評(píng)估折衷策略和設(shè)計(jì)一款符合EMI標(biāo)準(zhǔn)并滿足所有系統(tǒng)要求的電源轉(zhuǎn)換器,電路設(shè)計(jì)人員常常需要花費(fèi)大雖的時(shí)間和精力。保證符合EMI標(biāo)準(zhǔn)的解決方案
為了對(duì)一款簡(jiǎn)單和符合EMI標(biāo)準(zhǔn)的高輸出功率電源設(shè)計(jì)提供保證,凌力爾特公司向一家獨(dú)立的認(rèn)證測(cè)試實(shí)驗(yàn)室(TUVRheinland)提交了LTM46138A降壓型μModule穩(wěn)壓器演示板(DC1743),該實(shí)驗(yàn)室的10米EN55022試驗(yàn)箱得到了美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(U.S.NationalInstituteofStandardsandTechnologyNIST)的正式認(rèn)可。在一個(gè)24V輸人提供96W輸出功率的情況下,發(fā)現(xiàn)LTM4613演示板符合EN55022ClassB限值。只需采用輸入電容、輸出電容和少量的其他小型組件,即可輕松實(shí)現(xiàn)一款符合EN55022標(biāo)準(zhǔn)的“無(wú)憂型”解決方案,特別是在采用可免費(fèi)下載的DC1743光繪(Gerber)文件的情況下。
在市面上所有經(jīng)驗(yàn)證符合EN55022B規(guī)范的電源模塊產(chǎn)品中,LTM4613可提供最高的輸出功率和效率。憑借一個(gè)謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)的集成型濾波器、細(xì)致的內(nèi)部布局、屏蔽電感器、內(nèi)部減振器電路和功率晶體管驅(qū)動(dòng)器,LTM4613在尺寸、輸出功率、效率和EMI輻射之間實(shí)現(xiàn)了完美的平衡。LTM4613與經(jīng)EN55022B標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的μModule穩(wěn)壓器系列中其他許多成員(其具有各種不同的輸出功率級(jí)別)一起免除了增設(shè)磁屏蔽和外部減振器的需要,從而削減了解決方案總體尺寸、成本以及某些麻煩的設(shè)計(jì)任務(wù)。
總結(jié)
針對(duì)EMI相符性來(lái)設(shè)計(jì)信息技術(shù)設(shè)備(ITE)產(chǎn)品是一項(xiàng)必然要求,它需要超乎尋常的技巧和時(shí)間。雖然很麻煩,但是對(duì)于保證相鄰電子設(shè)備或系統(tǒng)自身內(nèi)部其他附屬組件的正常功能運(yùn)轉(zhuǎn)而言,此類限制是至關(guān)緊要的。為滿足這一需求,業(yè)界推出了諸如LTM4613等經(jīng)過EN55022ClassB標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的電源模塊。然而,由于EMI場(chǎng)強(qiáng)在很大程度上取決于諸多的因素(例如:輸人電壓、輸出電流、輸出電壓和PCB布局),因此在比較產(chǎn)品時(shí)應(yīng)確定:EN55022認(rèn)證是在相似的電氣條件下進(jìn)行的(由業(yè)界認(rèn)可的EMI測(cè)試實(shí)驗(yàn)室在與您的設(shè)計(jì)相近的輸入電壓和輸出功率級(jí)別下實(shí)施)。凌力爾特公布了針對(duì)最常見工作條件的EMI測(cè)試結(jié)果和演示板光繪文件,從而提供了一款由授權(quán)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證的良好電源設(shè)計(jì),這給客戶吃了顆“定心丸”。
評(píng)論