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控制isoPower器件辐射的正确方法

电机控制设计加油站 2019-02-04 13:47 次阅读

对于含有isoPower器件的应用的辐射和噪声控制,PCB布局与结构是非常重要的。今天我们就说说相关辐射机制,并为您提供解决辐射问题的具体建议。

isoPower概述

isoPower常用来驱动iCoupler数据通道的副边,以及为片外负载供电。ADI应用了数种电源架构来实现隔离电源的设计目标,如高效率、小尺寸和高输出电压等(参见图1)。

图1. isoPower架构

这些架构有三个共同元件:

* 变压器,用来将电源耦合至iCoupler的副边;* 振荡器储能电路,它以最佳频率开关流入变压器的电流,以实现高效率传输;* 整流器,它在iCoupler的副边上重建直流电平。

这些功能在开关电源中很常见,但其工作频率比标准DC-DC转换器高三个数量级,使转换器工作所产生的噪声落在30 MHz至1 GHz范围内,因而产生辐射问题。

辐射源

在使用isoPower的PCB中,有两种辐射源:边缘辐射和输入至输出偶极子辐射。

边缘辐射:当各种来源产生的差分噪声在电路板边缘会合并从层间空间泄露出来,形成一个波导时,便会产生边缘辐射(图2)。

图2. 边缘匹配的接地电源对产生的边缘辐射

板的边缘形成一个与贴片天线边缘类似的结构。边缘不匹配量超过20h时(h为层间距),电磁场在PCB之外有效耦合,产生极高的辐射(图3)。

图3. 边缘不匹配的接地电源对产生的边缘辐射

输入至输出偶极子辐射:当驱动电流源通过接地层之间的间隙时,便会产生输入至输出的偶极子辐射。这是isoPower应用辐射的主要机制。隔离电源需要驱动电能通过接地层之间的间隙。与电源信号相关的高频镜像电荷无法跨越边界,导致间隙上出现差分信号,从而形成偶极子天线,如图4所示。

图4. 输入与输出之间的偶极子辐射

传导噪声源

大电流和高频率也会在接地层和电源层上产生传导噪声。VDD噪声的产生原因是旁路电容和接地层/电源层无力向isoPower DC-DC转换器提供足够的高频电流。另外接地层和电源层之间的较大距离会在其间产生较大电感,限制接地层/电源层快速提供电流的能力。

抗电磁辐射技术

以下是几种可直接应用于isoPower器件,可以有效降低电磁辐射和板上噪声:

* 输入至输出接地层拼接电容* 功率控制* 边缘防护* 内层容性旁路* 降低功耗,降低工作电压

设计规程建议

可以考虑采用下述一般设计实践,最大程度降低PCB的电磁辐射。这些方法不会在待验证审查的PCB上产生任何额外的隔离边界。

* 至少使用四层堆叠;

* 将电源和接地层尽可能靠近排列,以优化旁路性能;

* 电源线上的所有过孔应尽可能大,小过孔电感较大,且会产生噪声,使用多个小过孔在降低过孔电感方面不如一个大过孔有效,因为即使存在多条路径,大部分电流仍只会通过距离最近的过孔;

* 布线时务必要考虑信号的参考层,保证镜像电荷路径至关重要,以使镜像电荷不必迂回绕行甚至与另一层上的原始信号会合;

* 切勿将高速信号布线靠近PCB边缘排放;

* 数据或电源线路离开电路板时,特别是通过电缆离开电路板时,会引起额外的辐射问题。可以利用穿心滤波电容或类似的滤波器结构使电缆辐射降至最低程度。

以上每种方法可以用于特定辐射源,并可以与所介绍的其它技术合并使用,以根据需要降低相关辐射,但这些技术适用于全部isoPower产品线。所有isoPower产品均含有类似的储能电路和整流电路哦~

原文标题:控制isoPower器件辐射的正确方法是这样的!

文章出处:【微信号:motorcontrol365,微信公众号:电机控制设计加油站】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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