ZHCAAB5 September 2020 TPS55288 , TPS55288-Q1 , TPS552882 , TPS552882-Q1
PCB 會直接輻射部分能量,因此可建模為承載干擾電流的小型天線。小環(huán)路是指在相關(guān)頻率下尺寸小于四分之一波長(100MHz 下為 75cm)的環(huán)路。大多數(shù) PCB 環(huán)路在高達(dá)幾兆赫茲的發(fā)射頻率下算作小環(huán)路。小環(huán)路在接地面上方產(chǎn)生的最大電場強(qiáng)度與頻率的平方、環(huán)路面積和電流成正比:
其中,頻率以 Hz 為單位,A 是以 m2 為單位的環(huán)路面積,I 以安培為單位,r 以米為單位。對于具有大量諧波的方波,必須對 Is 使用傅里葉頻譜。
我們可以使用Equation1 來大致確定是否需要改進(jìn) PCB 設(shè)計(jì)。例如,如果 A=4cm2、Is=10mA、f=100MHz、r=3m,那么:
CISPR 22 B 類標(biāo)準(zhǔn)在 3 米處的限制值約為 40dBuV/m,50.9dBuV/m 則超出了該限值。所以我們需要對電路做一些改進(jìn),使場強(qiáng)低于限值。通過Equation1,我們得知,環(huán)路面積 A 和高頻電流是我們可以控制的變量。良好的元件放置方式和接地屏蔽可減小環(huán)路面積 A;而通過降低開關(guān)速度或?qū)﹂_關(guān)環(huán)路進(jìn)行對稱布局則可降低高頻電流。
圖 2-1 (A) 所示為一個(gè)簡化的梯形電流波形,其中周期為 T,脈沖寬度為 tW,上升時(shí)間為 tR,下降時(shí)間為 tF。圖 2-1 (B) 所示為包含基頻和許多高次諧波的頻域。通過傅里葉分析可推導(dǎo)出與脈沖周期、脈沖寬度、上升/下降時(shí)間和高次諧波幅值的關(guān)系。
圖 2-1 基于具有 1us 脈沖寬度、5ns 上升時(shí)間和 8ns 下降時(shí)間的 500kHz 開關(guān)信號。在 tR? tF 條件下,只考慮較小者。因此,帶寬 fR 由 tR 決定。輻射 EMI 問題經(jīng)常發(fā)生在 50MHz~500MHz 范圍內(nèi)??梢钥闯觯黾由仙ɑ蛳陆担r(shí)間會使 fR 點(diǎn)移動到較低的頻率。因此,高頻諧波含量將以 40dB/十倍頻程的速度更快地滾降。