Techniki unikania zakłóceń EMI
Dostępnych jest wiele technik unikania zakłóceń EMI. Szereg z nich bezpośrednio tyczy się układów z serii isoPower. Wybór odpowiedniej techniki jest zależny od tego jakie standardy ma spełnić projektowane urządzenie, czy ma spełniać normy FCC, CISPR etc., a także od tego ile wydajności układu jesteśmy w stanie poświęcić i na ile możemy podnieść koszty produkcji. Najprostszą techniką jest oczywiście zamknięcie PCB w szczelnej, uziemionej obudowie z elementami filtrującymi szum EMI przy przepustach kablowych. Jakkolwiek w tym artykule nie jest to opisane, jest to metodą warta rozważenia gdy nie można zastosować opisywanych technik odnoszących się do projektu PCB na których się skupimy.
Techniki eliminacji emisji zakłóceń elektromagnetycznych polegają na wytworzeniu możliwie ciągłych wylewek masy i zasilaniu oraz ustalaniu ich względnej pozycji i odległości. Wymaga to niestety posiadania co najmniej trzech warstw PCB - wylewki masy, zasilania oraz warstwy sygnałowej. Z punktu widzenia praktycznego wymaganie jest projektowanie płytki co najmniej czterowarstwowej, aczkolwiek warto pamiętać że większa ilość warstw znacznie zwiększa efektywność opisywanych technik zmniejszania emisji EMI i szumu.
Rozważymy następujące techniki:
Przykładowe struktury zostały zrealizowane fizycznie w celu ewaluacji opisywanych rozwiązań z układami serii ADuM540x. Rozkład ścieżek na poszczególnych płytkach różnił się możliwie niewiele w celu jak najbardziej miarodajnego porównania proponowanych rozwiązań. Układy testowane były miernikiem EMI w ekranowanej komorze. Zgodnie z przewidywaniami emisja na częstości przełączania przetwornicy - 180 MHz - dominowała w płaszczyźnie płytki, a emisji na częstotliwości tętnień wyprostowanego napięcia - 360 MHz - była do płytki prostopadła. Wskazuje to na charakter emisji, odpowiednio, z krawędzi PCB i z dipola wejście-wyjście.
W dużym skrócie (rozwinięte to zostanie w dalszej części tłumaczenia):
Pojemność zszywająca wejście z wyjściem przetwornicy polega na pojemnościowym połączeniu obu stron bariery izolacji galwanicznej kondensatorem o odpowiednim napięciu pracy (takim jak napięcie przebicia izolacji galwanicznej) i odpowiednio dobranej pojemności. Struktury takie mogą zostać także zrealizowane dzięki odpowiedniemu ułożeniu ścieżek.
Ochrona krawędzi płytki polega na zaterminowaniu falowodu wytworzonego pomiędzy wylewkami tak aby energia potencjalnej emisji spływała do masy. Realizowane jest to technikami PCB z wykorzystaniem metalizowanych, gęsto umieszczonych przelotek.
Międzywarstwowe pojemności odsprzęgające wytwarza się jako odpowiednie dobranie grubości warstwy dielektryka w PCB pomiędzy warstwami wylewki masy i zasilania. Powoduje to powstanie rozproszonej pojemności dobrze tłumiącej szum wysokiej częstości.
Kontrola mocy sprowadza się do obniżenia napięcia pracy układu gdyż przebieg o mniejszej amplitudzie spowoduje wygenerowanie mniejszej emisji EMI.
Źródła:
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN-0971.pdf
Dostępnych jest wiele technik unikania zakłóceń EMI. Szereg z nich bezpośrednio tyczy się układów z serii isoPower. Wybór odpowiedniej techniki jest zależny od tego jakie standardy ma spełnić projektowane urządzenie, czy ma spełniać normy FCC, CISPR etc., a także od tego ile wydajności układu jesteśmy w stanie poświęcić i na ile możemy podnieść koszty produkcji. Najprostszą techniką jest oczywiście zamknięcie PCB w szczelnej, uziemionej obudowie z elementami filtrującymi szum EMI przy przepustach kablowych. Jakkolwiek w tym artykule nie jest to opisane, jest to metodą warta rozważenia gdy nie można zastosować opisywanych technik odnoszących się do projektu PCB na których się skupimy.
Techniki eliminacji emisji zakłóceń elektromagnetycznych polegają na wytworzeniu możliwie ciągłych wylewek masy i zasilaniu oraz ustalaniu ich względnej pozycji i odległości. Wymaga to niestety posiadania co najmniej trzech warstw PCB - wylewki masy, zasilania oraz warstwy sygnałowej. Z punktu widzenia praktycznego wymaganie jest projektowanie płytki co najmniej czterowarstwowej, aczkolwiek warto pamiętać że większa ilość warstw znacznie zwiększa efektywność opisywanych technik zmniejszania emisji EMI i szumu.
Rozważymy następujące techniki:
- Wprowadzanie pojemności zszywającej wejście z wyjściem wylewki masy
- Kontrola mocy
- Ochrona brzegów
- Międzywarstwowe pojemności odsprzęgające
Przykładowe struktury zostały zrealizowane fizycznie w celu ewaluacji opisywanych rozwiązań z układami serii ADuM540x. Rozkład ścieżek na poszczególnych płytkach różnił się możliwie niewiele w celu jak najbardziej miarodajnego porównania proponowanych rozwiązań. Układy testowane były miernikiem EMI w ekranowanej komorze. Zgodnie z przewidywaniami emisja na częstości przełączania przetwornicy - 180 MHz - dominowała w płaszczyźnie płytki, a emisji na częstotliwości tętnień wyprostowanego napięcia - 360 MHz - była do płytki prostopadła. Wskazuje to na charakter emisji, odpowiednio, z krawędzi PCB i z dipola wejście-wyjście.
W dużym skrócie (rozwinięte to zostanie w dalszej części tłumaczenia):
Pojemność zszywająca wejście z wyjściem przetwornicy polega na pojemnościowym połączeniu obu stron bariery izolacji galwanicznej kondensatorem o odpowiednim napięciu pracy (takim jak napięcie przebicia izolacji galwanicznej) i odpowiednio dobranej pojemności. Struktury takie mogą zostać także zrealizowane dzięki odpowiedniemu ułożeniu ścieżek.
Ochrona krawędzi płytki polega na zaterminowaniu falowodu wytworzonego pomiędzy wylewkami tak aby energia potencjalnej emisji spływała do masy. Realizowane jest to technikami PCB z wykorzystaniem metalizowanych, gęsto umieszczonych przelotek.
Międzywarstwowe pojemności odsprzęgające wytwarza się jako odpowiednie dobranie grubości warstwy dielektryka w PCB pomiędzy warstwami wylewki masy i zasilania. Powoduje to powstanie rozproszonej pojemności dobrze tłumiącej szum wysokiej częstości.
Kontrola mocy sprowadza się do obniżenia napięcia pracy układu gdyż przebieg o mniejszej amplitudzie spowoduje wygenerowanie mniejszej emisji EMI.
Źródła:
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/AN-0971.pdf
Fajne? Ranking DIY
