• 12-132020
  • 汽车电子的电磁干扰全面布局设计方案 <<返回

      跟着汽车装备越来越众的传感器和效用,汽车中的电子含量络续添补,功率秤谌也络续升高。过去依赖低压差线性稳压器(LDO)的工程师现正在能够必要利用降压拓扑来餍足编制的高成果恳求。

      降压器正在更高的成果下可能供给比榜样LDO更大的功率,但有一个分明瑕疵它的开合特征会发作电磁扰乱(EMI),这对待汽车利用而言能够是一个要紧的题目。运气的是,工程师可能利用很众方法和用具来消浸EMI,搜罗优化电途板组织,使用IC效用以及添补电途。

      DC / DC转换器会因输入纹波,左近电途的电磁耦合以及电磁辐射而发作EMI。EMI会扰乱AM / FM无线电领受器和其他敏锐设置,比如主机或高级驾驶员辅助编制(ADAS)传感器。要紧的EMI会正在无线电和主机音频中发作静态噪声或其他类型的噪声,扰乱ADAS传感器,并消浸其他编制的职能。

      为了防备这种要紧的扰乱,工程师必要打算适应官方模范的编制,比如CISPR 25 Class5。因为不良的组织会导致设置无法通过模范机构设定的EMI节制,是以正在电途板组织光阴需依照杰出的组织优化实行。降压转换器的最首要做法是:

      不幸的是,纵然是最优化的PCB组织也无法防备一切与EMI干系的题目。别的,因为电途板的尺寸,样式或年光的节制,一般无法尽能够地优化EMI的组织。比如,额外紧凑的组织能够恳求您将功率电感器安排正在电途板的底部,或者将输入电容器安排正在隔断IC稍远的地方。

      这些和其他组织节制会导致EMI,从而消浸编制职能。纵然有履历和十分慎重,板卡也能够必要进一步优化。这些特别的板卡修订必要年光和金钱。那么,除了优化组织以使利用的EMI降至最低以外,您还能做什么?

      若是无法针对最佳EMI优化组织,则某些DC / DC转换器会正在设置级别供给很众封装和效用校正,以助助最大水平地消浸EMI并使其更容易餍足CISPR 25 Class5节制。这些效用使电途板打算与组织无合。换句话说,它们可能助助增加组织方面的缺陷。

      比如,扩频是一种扩展谐波能量以淘汰峰值和均匀EMI衡量值的效用。通过对尖峰时钟实行调制执掌,使其从一个窄带时钟变为一个具有边带的频谱,将尖峰能量涣散到展频区域的众个频率段,从而到达消浸尖峰能量,逼迫EMI的成效。它通过发抖开合频率来扩展频谱密度,比如,正在2%的限度内扩频,将看到谐波能量正在第25个和更高的谐波上一律混杂或重叠,而不是固定频率,这将使谐波尖峰连结正在基频上。能量正在较高的频率中匀称漫衍,从而导致较低的衡量值包络,仅需较少的滤波和较少的组织优化,从而减省了年光和金钱。

      摆率把持是有助于改观EMI职能的另一个效用,EMI的重要出处是开合环。开合环是由高边FET的急速导通惹起的,它会急速从输入电容器中拉出电流,输入寄生回途电感和低边FET寄生电容的共振,会发作的数百兆赫的振铃噪音。通过减慢上升年光会减慢电流耗费,从而淘汰振铃和EMI。通过添补一个与启动电容器串联的电阻(几欧姆的数目级)可能减慢上升年光,而且某些器件具有专用的启动电阻器引脚。这里必要量度:放慢FET的频率可使EMI最小化,但也会添补开合损耗,从而消浸成果。

      别的,再有极少有助于逼迫EMI的封装技艺。TI的HotRod封装即是一个例子,该封装排斥了内部键合线所示。不继续的电流会导致开合节点上数百兆赫兹的振铃,该振铃会耦统一辐射,从而惹起EMI。去除输入电容器不继续电流的高di / dt环途途径中的键合线可消浸环途电感。从而淘汰了振铃,消浸了EMI。HotRod系列产物搜罗了LM61460-Q1和LM53635-Q1等器件。

      其他封装级效用搜罗优化的引脚陈列。器件可能通过摒挡引脚身分来升高EMI职能,从而使要害途径(比如输入电容器)连结尽能够小。器件一般将VIN和GND(或PGND)引脚互相相邻安排,以便为电容器的联贯供给最佳身分。

      更进一步,采用对称的引脚陈列。将VIN / PGND对称地安排正在封装的任一侧,可使输入环途磁场自成一体,从而进一步消浸了EMI。很众DC / DC降压转换器,比如LMR33630,LMR36015,LM61460和LMQ61460-Q1具有对称的VIN / PGND引脚对(图2b )。

      下一代采用EMI优化封装的产物采用集成电容器来进一步减小输入寄生电感。LMQ61460-Q1的每一侧均包蕴两个集成输入旁途电容器,每个VIN / PGND对均有一个。这些电容器是横跨正在图2a所示的右上和右下引脚对(VIN和PGND)上的深色矩形。图2b显示了该器件的引脚分派,以供参考。

      最小化高频EMI尤为首要,由于汽车利用中常睹的更高的输入电压和更高的输出电流会加剧该范畴的题目。

      图2 使用X射线,显示了带有集成电容器(a)的LMQ61460-Q1降压型低噪声转换器(可将其与引脚参考(b))。原料出处:德州仪器

      确实,EMI正在汽车利用中提出了挑衅,但打算工程师若是遭遇电途板组织抑制,也并非没有采选。从政策性器件引脚陈列到集成特征(比如低电感封装,摆率把持,扩展频谱和集成电容器),有很众本事可能办理这一困难。

      这些效用使工程师可能放宽对EMI组织的厉峻优化,以换取更所有的组织打算,从而为优化职能留出更众空间,以获取更好的热职能和/或更小的办理计划尺寸。这些效用可改观您的打算,以满怀信仰地餍足模范机构设定的EMI节制。