抑制物(wù)联网产品中DC-DC转换器EMI的一些技术

2021-04-23

抑制物(wù)联网产品中DC-DC转换器EMI的一些技术

抑制各种来源的物(wù)联网设备中的EMI敏感性对于确保您的新(xīn)产品能(néng)够按设计工作至关重要。同样，如果您希望IoT产品符合EMC法规，则应限制其杂散发射。在您下一个产品的各种辐射EMI来源中，还应控制设备自身内部的EMI，以防止信号和電(diàn)源完整性问题。

物(wù)联网设备中的電(diàn)源可(kě)能(néng)是辐射和传导EMI的问题源，尤其是开关DC-DC转换器，它们通常以MHz开关频率运行。最有(yǒu)可(kě)能(néng)的是，您将在電(diàn)路板上使用(yòng)多(duō)个DC-DC转换器。如果未执行一些用(yòng)于过滤噪声和隔离接收器的重要步骤，则来自这些转换器的EMI可(kě)能(néng)会干扰无線(xiàn)接收器。您可(kě)以在布局过程中采取一些基本设计步骤，以减少DC-DC转换器的EMI并屏蔽IoT PCB中其他(tā)敏感電(diàn)路免受辐射和传导EMI的影响。

它从您的堆叠开始

像大多(duō)数信号完整性和電(diàn)源完整性问题一样，DC-DC转换器的EMI降低始于正确的堆叠设计。物(wù)联网设备的功能(néng)丰富的板可(kě)能(néng)会使用(yòng)至少6层的板，以便為(wèi)布線(xiàn)，電(diàn)源和接地层以及板表面上的组件提供足够的空间。层数不如各个层的布置重要。较新(xīn)的手机已经完全弯曲或完全弯曲，因為(wèi)它们為(wèi)更大的電(diàn)池提供了额外的空间。

由于您的DC-DC转换器電(diàn)路位于表层，因此您需要在表层的正下方包括一个接地平面，并使其尽可(kě)能(néng)地大。这还将為(wèi)表层上的其他(tā)信号提供一个具有(yǒu)低环路電(diàn)感的合适参考平面。一些用(yòng)于较旧的DC-DC转换器的数据表建议在输出電(diàn)感器之前切掉输出走線(xiàn)周围的接地平面的一部分(fēn)。尽管这对于使用(yòng)较低开关频率并以较高信号電(diàn)平运行的旧式转换器可(kě)能(néng)是不错的选择，但从EMI的角度来看，这在较新(xīn)的IoT /移动设备中是不利的。

在内部层上，将電(diàn)源平面放置在接地平面附近，以提供足够的平面间電(diàn)容来进行去耦。除了明智地放置去耦電(diàn)容器外，这种安排还将有(yǒu)助于减少電(diàn)源总線(xiàn)上的振铃。这也允许在内部层中进行带状線(xiàn)布線(xiàn)。除了在层结构中利用(yòng)屏蔽之外，叠层设计的目标还应该是使PDN阻抗尽可(kě)能(néng)低，以抑制EMI振铃。

隔离

隔离有(yǒu)两种形式：距离和屏蔽。使用(yòng)接地屏蔽可(kě)以隔离具有(yǒu)高電(diàn)流输出的开关電(diàn)源是防止辐射EMI引起附近具有(yǒu)大环路電(diàn)感的数字電(diàn)路中意外开关的明显解决方案。如果IoT产品依靠電(diàn)池运行并且使用(yòng)電(diàn)量保守，则可(kě)能(néng)不需要在您的IoT产品中使用(yòng)屏蔽罐。任何不太强烈的传导噪声都可(kě)以被滤除（这是输出電(diàn)容器的一种用(yòng)法）。

取而代之的是，您可(kě)以使用(yòng)接地的铜粉或通过围栏在不同區(qū)域之间分(fēn)隔電(diàn)路板上的重要功能(néng)块。请注意，通孔栅栏通常经过优化，可(kě)抑制单个波長(cháng)（通常与开关稳压器中的拐点频率相对应的频率）的辐射EMI。由于您的目标是抑制辐射EMI干扰无線(xiàn)接收器，因此应将接收器電(diàn)路放置在遠(yuǎn)离转换器的位置。虽然转换器会产生一些辐射，但当接收器离转换器较遠(yuǎn)时，这些辐射的强度在接收器处会降低。

智能(néng)手机PCB中的屏蔽

选择正确的组件

DC-DC转换器電(diàn)路中的组件在提供EMI抑制方面起着重要作用(yòng)。您应使用(yòng)具有(yǒu)足够高的自谐振频率的電(diàn)容器（高于调节器中PWM信号的拐点频率），以确保它们提供所需的電(diàn)容性阻抗。您的電(diàn)感器也应采用(yòng)屏蔽形式，以便更好地限制磁场。

大型集成電(diàn)路制造商(shāng)已主动设计出外形尺寸小(xiǎo)，成本合理(lǐ)的低EMI DC-DC转换器。TI，Analog和NXP开发了DC-DC转换器，将输出電(diàn)感器直接集成到封装中。您还可(kě)以将所需的输入和输出電(diàn)容器直接放在封装的旁边，以确保低電(diàn)感环路，或者这些组件将这些電(diàn)容器包括在IC封装内。当您的设计软件允许您搜索制造商(shāng)零件编号并将这些组件导入到库中时，您可(kě)以轻松地将这些组件包括在電(diàn)路板上。

您可(kě)以实现此证明，以减少DC-DC转换器，EMI，当您在使用(yòng)功能(néng)强大的PCB设计和分(fēn)析工具的所有(yǒu)设计建议的Altium Designer ®。这套完整的设计工具以统一的规则驱动设计引擎為(wèi)基础，可(kě)确保您的布局在创建電(diàn)路板时符合基本和高级设计规则。您还将拥有(yǒu)一整套用(yòng)于分(fēn)析信号完整性并為(wèi)制造商(shāng)准备可(kě)交付成果的工具。