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,它將開始輻射。因此,應(yīng)使該線路盡可能干凈。通常,您會在這條線上看到第一個直流/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自直流/直流的較低頻分量(例如開關(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,以避免構(gòu)建會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)是一個不錯的選擇。Power Stage Designer 提供了濾波器設(shè)計器,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,您無法通過這種方式消除,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。
如果確實需要這些措施來通過 EMI 一致性測試,但很難提前進行判斷,最好將其用在第一個 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,您可以測量在線路上看到的噪聲是共模噪聲還是差模噪聲。
對于此類濾波器的布局,布局可被簡化為三個級:高頻濾波器、低頻濾波器和共模噪聲濾波器。
對于高頻濾波器(鐵氧體磁珠),類似的規(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,通過將鐵氧體磁珠放置在靠近噪聲源的位置來實現(xiàn)。圖 2-5 展示了在布局中的實現(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)換器需要有一個濾波器,從其輸入電容器中汲取快速上升電流,該電流已進行了大量濾波,尤其是在較低頻率下,但在較高頻率下無法實現(xiàn)太多濾波。從頻域來看,噪聲包含開關(guān)頻率、所有諧波以及由寄生電容和電感引起的噪聲。由于上升時間設(shè)計得盡可能快(以減少開關(guān)損耗),諧波最高可達三位數(shù)的 MHz。例如,具有 1MHz 開關(guān)頻率的降壓轉(zhuǎn)換器的上升時間為幾納秒級,從而產(chǎn)生幾個 100MHz 的噪聲頻譜。由于寄生串聯(lián)電感開始生效,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離電力線。
此外,您需要繼續(xù)使用直流/直流轉(zhuǎn)換器的一般設(shè)計規(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,但基本開關(guān)頻率和一些諧波仍然留在線路上。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,因為我們要考慮較低的頻率。圖 2-6 中顯示了濾波器,嘗試盡量減少從輸入到輸出的電容耦合,并以電流通過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上的所有噪聲都是相同的。這通常是更高頻率的噪聲,會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。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平面以及連接器的布線。否則,共模扼流圈的影響是可以降低的。
表 2-1 是一個用于驗證原理圖和布局的快速檢查清單。
原理圖 | 布局 | |
---|---|---|
IC 上的每個電源引腳至少有一個電容器(例如,以太網(wǎng) PHY)? | ||
靠近 IC 的鐵氧體磁珠選項(例如,以太網(wǎng) PHY)? | ||
從 IC 到電容器的布線應(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 |