Микропроцессоры и микроконтроллеры

 
 
 
Отладка кода вдвое сложнее, чем его написание. Так что если вы пишете код настолько умно, насколько можете, то вы по определению недостаточно сообразительны, чтобы его отлаживать.
Brian W. Kernighan.
Русский | Українська



На правах рекламы:



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Микропроцессоры и микроконтроллеры :: Статьи :: Снижение электромагнитных излучений в импульсных преобразователях путем корректной разводки печатной платы

Снижение электромагнитных излучений в импульсных преобразователях путем корректной разводки печатной платы

Расположение компонентов и разводка печатной платы оказывают основное влияние на характеристики электромагнитного излучения импульсных преобразователей. В данной статье рассматриваются основные способы минимизации электрических и магнитных полей, а также наведенных электромагнитных излучений.

DC/DC-преобразователи широко используются в большинстве современных электронных систем, а их популярность обусловлена высоким КПД преобразования. К сожалению, они также имеют репутацию шумящих и нестабильных, и зачастую возникают сложности при прохождении сертификации на электромагнитные излучения (ЭМИ). Большинство из этих проблем (если исключить некорректный выбор компонентов) порождаются расположением компонентов и разводкой печатной платы. Ошибки в разводке печатной платы могут положить конец любой самой совершенной разработке. Хорошая разводка платы позволяет не только пройти сертификацию на ЭМИ, но также играет решающую роль в корректности функционирования. Чтобы прочувствовать данную проблему, необходимо просмотреть требования к уровню ЭМИ и сопоставит их с потенциальными источниками ЭМИ в типичных преобра-

зователях постоянного напряжения (ППН). Остановимся на понижающем преобразователе в качестве примера (излагаемые далее рекомендации могут быть напрямую отнесены к повышающим преобразователям и другим топологиям). Изложенные рекомендации будут проиллюстрированы практическим примером разводки печатной платы импульсного преобразователя.

В требованиях по ЭМИ описывается исследуемая частотная область. Она разделена на два диапазона. В низкочастотном диапазоне от 150 кГц до 30 МГц измеряется вносимый во входную линию переменный

ток. В высокочастотном диапазоне 30 МГц... 1 ГГц измеряются излученные электрические и магнитные поля. Электрические поля генерируются узловыми напряжениями схемы, а магнитные поля генерируются токами. Наиболее проблематичной формой сигнала является скачкообразная (например, прямоугольные импульсы), которая генерирует широкий спектр гармоник, достигающих очень высоких частот.

Для идентификации источников ЭМИ необходимо ознакомиться с принципом работы понижающего преобразователя, представленного на рисунке 1а. Основной идеей импульсных источников питания является работа транзисторов VT1 и VT2 в ключевом режиме, а не в линейном, как у стабилизаторов компенсационного типа. Протекающие токи и перепады напряжения транзис-

Электрические поля
Электрические поля

торов имеют прямоугольную форму, но являются противофазными для минимизации потерь мощности.

Обратимся к рисунку 1б, где показаны напряжение в узле коммутации VLX и токи I1 и I2 прямоугольной формы, протекающие через транзисторы и содержащие высокочастотные составляющие. Ток через индуктивность I3 имеет треугольную форму и должен рассматриваться как потенциальный источник шума. Такие формы сигналов необходимы для достижения высокого КПД, но при этом представляют собой главную проблему с точки зрения ЭМИ.

Идеальный преобразователь не должен генерировать внешних магнитных и электрических полей и должен потреблять только постоянный ток на своем входе. Все эффекты, вызванные работой импульсной схемы, должны быть подавлены в пределах блока преобразователя. За выполнение этого отвечают разработчик схемы и инженер по разводке печатной платы, которые должны гарантировать выполнение изложенных ниже требований.

Электрическое поле генерируется в узле LX, т.к. на всех остальных узлах присутствует постоянное напряжение. Это поле легко ограничить за счет достаточно малой площади узла и близкого расположения общего слоя (таким образом, данное поле ограничивается в этом слое). Однако при этом нельзя переусердствовать, т.к. увеличение паразитной емкости приводит к снижению эффективности и может привести к появлению затухающих колебаний напряжения в узле LX. С другой стороны малые размеры узла, как следствие, привносят последовательное сопротивление, чего нужно избегать.













При использовании любых материалов с сайта обратная ссылка на сайт Микропроцессоры и микроконтроллеры обязательна.