ZHCADE3 November 2023 DP83TC812R-Q1 , DP83TD510E , DP83TG720R-Q1 , LMK1C1103 , LMK1C1104 , LMK5B12204 , LMK6C
不知何故,您總是需要向系統(tǒng)饋電,這意味著您需要有一條連接到系統(tǒng)的電纜。如果您的系統(tǒng)在該電纜上產(chǎn)生噪聲,它將開(kāi)始輻射。因此,應(yīng)使該線(xiàn)路盡可能干凈。通常,您會(huì)在這條線(xiàn)上看到第一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的所有噪聲,在上面的示例中是 24V 至 5V 降壓穩(wěn)壓器,外加一些用于尋找輸入路徑的噪聲(通常是更高的頻率)。
通常情況下,您在這里看到的噪聲具有一些來(lái)自直流/直流的較低頻分量(例如開(kāi)關(guān)頻率加諧波)以及高頻分量。通常,使用 Pi 濾波器 L3、C42 和 C44 可以有效消除低頻器件,如圖 2-4 中所示。在這里,您必須小心一點(diǎn),以避免構(gòu)建會(huì)使情況變得更糟的諧振回路,因此有損耗的鋁電容器(具有顯著的 ESR)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。Power Stage Designer 提供了濾波器設(shè)計(jì)器,可以在這方面提供幫助。(POWERSTAGE-DESIGNER)
高頻元件可以忽略該濾波器,并使用該電感器的寄生電容通過(guò)濾波器。因此,添加鐵氧體磁珠也很有用,這可以降低兩三位數(shù) MHz 范圍內(nèi)的噪聲。
最后,還可能有一些共模噪聲,您無(wú)法通過(guò)這種方式消除,但直接在輸入連接器上添加額外的共模扼流圈可以減少這種噪聲。
如果確實(shí)需要這些措施來(lái)通過(guò) EMI 一致性測(cè)試,但很難提前進(jìn)行判斷,最好將其用在第一個(gè) PCB 上,如果不需要,您可以在最終產(chǎn)品中將其移除。使用電流鉗位,您可以測(cè)量在線(xiàn)路上看到的噪聲是共模噪聲還是差模噪聲。
對(duì)于此類(lèi)濾波器的布局,布局可被簡(jiǎn)化為三個(gè)級(jí):高頻濾波器、低頻濾波器和共模噪聲濾波器。
對(duì)于高頻濾波器(鐵氧體磁珠),類(lèi)似的規(guī)則適用于內(nèi)部電源軌。您希望將噪音保持在產(chǎn)生之處,而不是讓它傳播到各處。這和以前一樣,通過(guò)將鐵氧體磁珠放置在靠近噪聲源的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖 2-5 展示了在布局中的實(shí)現(xiàn)方式。
降壓轉(zhuǎn)換器在輸入側(cè)產(chǎn)生的噪聲總是比輸出側(cè)更多,而對(duì)于升壓轉(zhuǎn)換器,由于拓?fù)?LC 組合的原因,情況恰恰相反。所以降壓轉(zhuǎn)換器需要有一個(gè)濾波器,從其輸入電容器中汲取快速上升電流,該電流已進(jìn)行了大量濾波,尤其是在較低頻率下,但在較高頻率下無(wú)法實(shí)現(xiàn)太多濾波。從頻域來(lái)看,噪聲包含開(kāi)關(guān)頻率、所有諧波以及由寄生電容和電感引起的噪聲。由于上升時(shí)間設(shè)計(jì)得盡可能快(以減少開(kāi)關(guān)損耗),諧波最高可達(dá)三位數(shù)的 MHz。例如,具有 1MHz 開(kāi)關(guān)頻率的降壓轉(zhuǎn)換器的上升時(shí)間為幾納秒級(jí),從而產(chǎn)生幾個(gè) 100MHz 的噪聲頻譜。由于寄生串聯(lián)電感開(kāi)始生效,4.7μF 的輸入電容器在該頻率下的阻抗已大于 100mΩ 阻抗。鐵氧體磁珠可以很好地確保其遠(yuǎn)離電力線(xiàn)。
此外,您需要繼續(xù)使用直流/直流轉(zhuǎn)換器的一般設(shè)計(jì)規(guī)則,否則鐵氧體磁珠也救不了您。
第二步,前面提到的濾波器消除了很多高頻噪聲,但基本開(kāi)關(guān)頻率和一些諧波仍然留在線(xiàn)路上。原理圖中所示的 π 型濾波器可以提供幫助。放置位置不再那么重要,因?yàn)槲覀円紤]較低的頻率。圖 2-6 中顯示了濾波器,嘗試盡量減少?gòu)妮斎氲捷敵龅碾娙蓠詈希⒁噪娏魍ㄟ^(guò)電容器的方式連接電容器。
圖 2-6 中還顯示了共模扼流圈。共模扼流圈應(yīng)降低所有共模噪聲,這意味著兩條電力線(xiàn)上的所有噪聲都是相同的。這通常是更高頻率的噪聲,會(huì)以容性方式耦合到電源平面中,并從該平面耦合到電源布線(xiàn)。由于它源自接地平面,因此有必要切斷共模扼流圈所在的這個(gè)平面以及連接器的布線(xiàn)。否則,共模扼流圈的影響是可以降低的。
表 2-1 是一個(gè)用于驗(yàn)證原理圖和布局的快速檢查清單。
| 原理圖 | 布局 | |
|---|---|---|
| IC 上的每個(gè)電源引腳至少有一個(gè)電容器(例如,以太網(wǎng) PHY)? | ||
| 靠近 IC 的鐵氧體磁珠選項(xiàng)(例如,以太網(wǎng) PHY)? | ||
| 從 IC 到電容器的布線(xiàn)應(yīng)盡可能短? | 不適用 | |
| IC 上的電容器的順序是否正確? | 不適用 | |
| 鐵氧體磁珠放置在正確的位置? | 不適用 | |
| 在降壓穩(wěn)壓器輸入端使用鐵氧體磁珠的電源? | ||
| 鐵氧體磁珠是否靠近降壓穩(wěn)壓器的輸入電容器? | 不適用 | |
| 電源輸入端的 π 型濾波器? | ||
| 輸入連接器處的共模扼流圈? | ||
| 下方?jīng)]有 GND 平面的共模扼流圈? | 不適用 |