还在用拼接电容的方法抑制EMI?
2020-10-21 10:11:12 21ic

随着技术的发展、科技的进步,电子及电气产品在朝着尺寸更小、重量更轻的方向发展,同时也在进入更多的市场,如自动化、汽车、仪器仪表、医疗等。电子器件面临着功能要越来越强大、PCB尺寸要越来越小等挑战,为了实现最佳设计,系统设计师需要在性能和功能方面反复权衡,而这可能会影响产品的设计、量产等进度。如何在非常有限的空间内增加所需的功能并且符合监管要求(例如电磁干扰标准),就需要在集成电路层面进行更多集成实现更为智能的封装。

电磁干扰(EMI)测试是产品在上市之前必须做的一项测试,因为在复杂的电磁环境中,任何电子及电气产品除了本身能够承受一定的外来电磁干扰而保持正常工作外,还应该不会对其他电子及电气设备产生不可承受的电磁干扰。所以越来越多的产品必须通过EMI标准,制造商才可获得产品的商业销售资质认证。

然而,据报道超过50%的产品设计没法一次通过EMI测试,所以产品一定要在设计阶段即充分考虑EMI问题。因此,在基于隔离的电路设计中,一个重要步骤是跨越隔离栅供电和传输数据。常规的DC-DC转换器可能有效,但通常存在折衷。这些方法可能包括使用分立电路和澳门赌博送彩金平台来传输功率,澳门赌博送彩金平台通常体积庞大,需要许多外部组件,会占用宝贵的PCB空间,在要求电子元件越来越小的时代,这一点并不适用。现在,更高效、更有性价比的解决方案是在电路上集成澳门赌博送彩金平台,采用尺寸更小的芯片级封装。ADI公司大约10年前发明了isoPower,可以使用小型解决方案跨越隔离栅传输功率,下图显示的是这种器件的功能框图。该芯片封装中还集成了4个隔离通道,用于高速数据传输。这是一种优化的解决方案,无需设计电源,在减小尺寸的同时还包含了EISA隔离的DC-DC转换器,并提供芯片级封装,大大提高了受限系统的供电能力。

交叠拼接电容用于多层PCB,2层电源加上2层信号

电路上集成的器件越多,意味着辐射发射量也越多。在PCB层面减少辐射发射的一种常见方法是通过共模电流从副边到原边形成一条低阻抗路径,从而降低辐射发射水平。这可以通过在原边和副边之间使用拼接电容来实现,但是分立电容价格昂贵、体积庞大且会占用宝贵的PCB面积,尤其是在可能堆叠多个组件隔离栅处,而且这种方法通常只有在较低的频率下才能发挥优势。另一个解决方案是嵌入式拼接电容,通常需要4层PCB,这类电容所形成的并联电容的电感极低,在极大频率范围内(超过1 G)有效,但由于PCB要求4层或更多层,大幅增加了设计的复杂性和成本。所以使用拼接电容代替分立电容或嵌入式电容,并不能有效解决辐射发射量的问题。

理想的解决方法是不使用拼接电容,降低成本和PCB设计的复杂性,这就需要组件级别上的解决方案,不需要使用复杂、昂贵的外部组件,就可以避免产生高辐射。ADI出品的支持隔离数据的新一代isoPower解决方案ADuM6421A,采用了创新的技术,即使不使用拼接电容,也可以避免在两层上产生大量辐射。为减少辐射发射,该器件具有出色的线圈对称性和线圈驱动电路,可以大幅降低跨隔离栅的共模电流传输,从而减少导致辐射的因素,特别是通过频谱技术减少特定频率下的噪声密度,使辐射能分散在更宽的频带上。

ADuM6421A集成带数据隔离的DC-DC电源转换器,其尺寸小、辐射发射性能优异,是一种性价比高且复杂程度低的解决方案,有助于达到辐射发射规定。对于2层PCB板,其隔离功率为500 mW,即使在此负载下,也可以较大的裕量达到CISPR 32 B类要求。该产品采用28引脚细间距封装,最小爬电距离为8.3 mm,请注意,其占用空间与16引脚宽体SOIC封装相同。因此,即使这种封装间距很小,占用的空间仍然相同。另外,ADuM6421有四个高速数据通道,具有很好的电气噪声和电磁干扰抑制能力。

下图显示了使用ADuM6421A可以节省的电路板占用面积和成本。如前所述,芯片级甚至分立式DC-DC转换器通常需要拼接电容才能达到CISPR 32 B类的要求;嵌入式拼接电容通常能比分立电容提供更好的性能,但是PCB必须至少要求四层。ADuM6421A可以解决上述所有这些问题,它支持两层PCB,能在500 mW负载条件下,达到CISPR 32的要求,相比四层解决方案,使用ADuM6421A最多可以节省70%的PCB占用面积,并且使用两层PCB,还能节省30%的成本。

ADuM6421A的优点:简单、小尺寸的2层PCB

总结

电源产品中的EMI一直是一个挑战,采用isoPower®芯片级澳门赌博送彩金平台技术的集成隔离电源改变了隔离系统的设计,该技术简化了构建和验证独立隔离电源的过程,减小了电路板尺寸,并且无需使用多个分立器件,就可实现低EMI设计。尤其这款带隔离数据的新一代isoPower解决方案ADuM6421A,具有辐射发射低、封装尺寸小和工作温度高等特性,可满足安全至关重要的应用需求,以及漏电流要求苛刻、紧凑和密集型设计的需求,使用该器件,无需高成本的EMI抑制技术,就可为新项目降低认证新应用的难度。

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