抑制物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中DC-DC轉換器EMI的一些技術(shù)

2021-04-23

抑制物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中DC-DC轉換器EMI的一些技術(shù)

抑制各種來(lái)源的物聯(lián)網(wǎng)設備中的EMI敏感性對于確保您的新產(chǎn)品能夠按設計工作至關(guān)重要。同樣，如果您希望IoT產(chǎn)品符合EMC法規，則應限制其雜散發(fā)射。在您下一個(gè)產(chǎn)品的各種輻射EMI來(lái)源中，還應控制設備自身內部的EMI，以防止信號和電源完整性問(wèn)題。

物聯(lián)網(wǎng)設備中的電源可能是輻射和傳導EMI的問(wèn)題源，尤其是開(kāi)關(guān)DC-DC轉換器，它們通常以MHz開(kāi)關(guān)頻率運行。最有可能的是，您將在電路板上使用多個(gè)DC-DC轉換器。如果未執行一些用于過(guò)濾噪聲和隔離接收器的重要步驟，則來(lái)自這些轉換器的EMI可能會(huì )干擾無(wú)線(xiàn)接收器。您可以在布局過(guò)程中采取一些基本設計步驟，以減少DC-DC轉換器的EMI并屏蔽IoT PCB中其他敏感電路免受輻射和傳導EMI的影響。

它從您的堆疊開(kāi)始

像大多數信號完整性和電源完整性問(wèn)題一樣，DC-DC轉換器的EMI降低始于正確的堆疊設計。物聯(lián)網(wǎng)設備的功能豐富的板可能會(huì )使用至少6層的板，以便為布線(xiàn)，電源和接地層以及板表面上的組件提供足夠的空間。層數不如各個(gè)層的布置重要。較新的手機已經(jīng)完全彎曲或完全彎曲，因為它們?yōu)楦蟮碾姵靥峁┝祟~外的空間。

由于您的DC-DC轉換器電路位于表層，因此您需要在表層的正下方包括一個(gè)接地平面，并使其盡可能地大。這還將為表層上的其他信號提供一個(gè)具有低環(huán)路電感的合適參考平面。一些用于較舊的DC-DC轉換器的數據表建議在輸出電感器之前切掉輸出走線(xiàn)周?chē)慕拥仄矫娴囊徊糠?。盡管這對于使用較低開(kāi)關(guān)頻率并以較高信號電平運行的舊式轉換器可能是不錯的選擇，但從EMI的角度來(lái)看，這在較新的IoT /移動(dòng)設備中是不利的。

在內部層上，將電源平面放置在接地平面附近，以提供足夠的平面間電容來(lái)進(jìn)行去耦。除了明智地放置去耦電容器外，這種安排還將有助于減少電源總線(xiàn)上的振鈴。這也允許在內部層中進(jìn)行帶狀線(xiàn)布線(xiàn)。除了在層結構中利用屏蔽之外，疊層設計的目標還應該是使PDN阻抗盡可能低，以抑制EMI振鈴。

隔離

隔離有兩種形式：距離和屏蔽。使用接地屏蔽可以隔離具有高電流輸出的開(kāi)關(guān)電源是防止輻射EMI引起附近具有大環(huán)路電感的數字電路中意外開(kāi)關(guān)的明顯解決方案。如果IoT產(chǎn)品依靠電池運行并且使用電量保守，則可能不需要在您的IoT產(chǎn)品中使用屏蔽罐。任何不太強烈的傳導噪聲都可以被濾除（這是輸出電容器的一種用法）。

取而代之的是，您可以使用接地的銅粉或通過(guò)圍欄在不同區域之間分隔電路板上的重要功能塊。請注意，通孔柵欄通常經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可抑制單個(gè)波長(cháng)（通常與開(kāi)關(guān)穩壓器中的拐點(diǎn)頻率相對應的頻率）的輻射EMI。由于您的目標是抑制輻射EMI干擾無(wú)線(xiàn)接收器，因此應將接收器電路放置在遠離轉換器的位置。雖然轉換器會(huì )產(chǎn)生一些輻射，但當接收器離轉換器較遠時(shí)，這些輻射的強度在接收器處會(huì )降低。

智能手機PCB中的屏蔽

選擇正確的組件

DC-DC轉換器電路中的組件在提供EMI抑制方面起著(zhù)重要作用。您應使用具有足夠高的自諧振頻率的電容器（高于調節器中PWM信號的拐點(diǎn)頻率），以確保它們提供所需的電容性阻抗。您的電感器也應采用屏蔽形式，以便更好地限制磁場(chǎng)。

大型集成電路制造商已主動(dòng)設計出外形尺寸小，成本合理的低EMI DC-DC轉換器。TI，Analog和NXP開(kāi)發(fā)了DC-DC轉換器，將輸出電感器直接集成到封裝中。您還可以將所需的輸入和輸出電容器直接放在封裝的旁邊，以確保低電感環(huán)路，或者這些組件將這些電容器包括在IC封裝內。當您的設計軟件允許您搜索制造商零件編號并將這些組件導入到庫中時(shí)，您可以輕松地將這些組件包括在電路板上。

您可以實(shí)現此證明，以減少DC-DC轉換器，EMI，當您在使用功能強大的PCB設計和分析工具的所有設計建議的Altium Designer ?。這套完整的設計工具以統一的規則驅動(dòng)設計引擎為基礎，可確保您的布局在創(chuàng )建電路板時(shí)符合基本和高級設計規則。您還將擁有一整套用于分析信號完整性并為制造商準備可交付成果的工具。