Линейные стабилизаторы можно считать малошумящим решением, когда минимизация электромагнитных помех (электромагнитных помех) является приоритетом при проектировании, но они Не подходит для этого сценария из-за требований к рассеиванию тепла и эффективности. коммутационный регулятор. Даже в приложениях, чувствительных к электромагнитным помехам, импульсный стабилизатор часто является первым активным компонентом на входной шине питания, что может существенно повлиять на характеристики электромагнитных помех всего преобразователя независимо от нисходящего преобразователя. До сих пор нет четкого способа гарантировать, что электромагнитные помехи могут быть подавлены, а требования к эффективности могут быть выполнены за счет выбора силовых ИС. Регулятор LT8614 Silent Switcher™ теперь делает именно это.
По сравнению с современными усовершенствованными импульсными стабилизаторами, LT8614 может снизить электромагнитные помехи более чем на 20 дБ. Напротив, он снижает электромагнитные помехи в 10 раз на частотах выше 30 МГц без ущерба для минимального времени включения, выключения или эффективности в эквиВалентная зона доски. Он делает это без дополнительных компонентов или экранирования и представляет собой крупный прорыв в конструкции импульсного стабилизатора.
A New Solution to Improve EMI Problems
Верный способ решить проблемы электромагнитных помех (EMI) - использовать экранированную коробку для всей схемы. Конечно, это значительно увеличивает требуемое пространство на плате, затраты на компоненты и сборку, одновременно увеличивая сложность управления температурным режимом и тестирования. Другой способ — замедлить край переключателя. Однако это приводит к нежелательным последствиям, таким как снижение эффективности, увеличение минимального времени включения и выключения и связанных с ними мертвых часов, а также влияет на потенциальную потенциальную скорость контура управления током.
Регулятор бесшумного коммутатора LT8614 обеспечивает желаемый эффект без использования экранирующего блока (см. рис. 1). С IQ всего 2.5 мкА, LT8614 потребляет общий ток питания 2,5 мкА при регулировании без нагрузки, что важно для постоянно включенных систем.
Рисунок 1. Бесшумный коммутатор LT8614 минимизирует электромагнитные и электромагнитные помехи, обеспечивая при этом высокую эффективность (коммутацию) на частотах до 3 МГц.
Его сверхнизкое выпадение ограничено только внутренним верхним переключателем. В отличие от других решений, ограничение VIN-VOUT (входное выходное напряжение) LT8614 не ограничивается максимальным рабочим циклом и минимальным временем простоя.
Между тем, типичное минимальное рабочее входное напряжение составляет всего 2,9 В (максимум 3,4 В), что позволяет ему подавать 3,3 В в боковом состоянии. Из-за более низкого общего сопротивления переключателя LT8614 его эффективность выше, чем конкурирующие устройства на больших токах.
LT8614 может быть синхронизирован с внешней рабочей частотой от 200 кГц до 3 МГц. Благодаря низким коммутационным потерям переменного тока он может работать с минимальными потерями на высоких частотах переключения. Хороший баланс достигается в приложениях, чувствительных к электромагнитным помехам, таких как те, которые распространены во многих автомобильных средах, и LT8614 может работать ниже диапазона AM для более низких электромагнитных помех или выше диапазона AM. В установке с рабочей частотой переключения 700 кГц стандартная демонстрационная плата LT8614 не превышает минимальный уровень шума в измерениях CISPR25 класса 5.
In conclusion Как мы все знаем, для того, чтобы пройти испытание на электромагнитные помехи, когда проектирование системы завершено, проблема электромагнитных помех должна быть тщательно рассмотрена на начальном этапе проектирования Конвертер. Бесшумный коммутатор-регулятор LT8614 может обеспечить успешную и осуществимую реализацию этого требования, выбрав микросхему питания. LT8614 снижает электромагнитные помехи, создаваемые современными импульсными стабилизаторами, более чем на 20 дБ и не требует дополнительных компонентов или дополнительного экранирования даже при повышенной эффективности преобразования.
Switching Regulators and EMI
<span style="font-size: 18px;">Компоновка печатной платы определяет функцию, электромагнитные помехи и тепловое поведение источника питания, а также определяет успех или неудачу каждой конструкции блока питания. Хотя схема импульсного источника питания не является волшебным трюком, ее часто упускают из виду в процессе первоначального проектирования. Поскольку функциональные требования и требования к электромагнитным помехам должны быть соблюдены, факторы, способствующие функциональной стабильности источника питания, обычно также способствуют излучению электромагнитных помех. Знайте, что слизьd компоновка с самого начала не только не добавляет затрат, но и фактически экономит затраты и устраняет необходимость замены фильтров электромагнитных помех, механического экранирования, времени тестирования электромагнитных помех и печатных плат.
Существует два типа электромагнитных излучений: кондуктивное и излучаемое. Кондуктивные излучения подключаются к изделию через провода и дорожки. Поскольку этот шум локализован на определенных клеммах или разъемах в конструкции, хорошая компоновка и конструкция фильтра часто могут обеспечить соответствие кондуктивным выбросам на ранних этапах процесса разработки.
Однако радиационные выбросы — это совсем другая история. Все, что находится на печатной плате, по которой проходит ток, излучает электромагнитное поле. Каждая дорожка на плате — это антенна, а каждый медный слой — зеркало. Все, кроме чистой синусоиды или напряжения постоянного тока, будет производить широкий спектр сигнала. Даже при тщательном проектировании разработчики не могут знать, насколько серьезными будут выбросы радиации до тех пор, пока система не будет запущена тестируется. Испытания на излучение могут быть официально выполнены только после того, как проектирование будет в основном завершено.
Фильтры обычно уменьшают электромагнитные помехи, ослабляя уровень сигнала на определенной частоте или в определенном диапазоне частот. Добавив металлическую пластину в качестве магнитного экрана, часть энергии в космосе (излучения) может быть ослаблена. Подавите энергию в низкочастотной части дорожки печатной платы (проводимой), добавив ферритовые шарики и другие фильтры. Электромагнитные помехи не могут быть устранены, но они могут быть ослаблены до уровня, приемлемого для других коммуникационных и цифровых устройств. Кроме того, некоторые регулирующие органы обеспечивают соответствие, внедряя соответствующие стандарты.
Современные входные фильтры, использующие технологию поверхностного монтажа, имеют лучшую производительность, чем устройства со сквозными отверстиями. Однако это улучшение не успевает за увеличением рабочей частоты переключающих регуляторов. Более высокая эффективность, более короткое включение и Время выключения и более быстрые переходы переключения приводят к более высокому содержанию гармоник. Электромагнитные помехи ухудшаются на 6 дБ при каждом удвоении частоты переключения, сохраняя все остальные параметры (такие как коммутационная емкость и время перехода) постоянными. Если частота переключения увеличится в 10 раз, производительность широкополосных электромагнитных помех будет похожа на фильтр верхних частот первого порядка, а излучение увеличится на 20 дБ.
Опытный дизайнер печатных плат будет держать горячую петлю небольшой и держать плоскость заземления экрана как можно ближе к активному слою. Тем не менее, распиновка устройства, конструкция корпуса, требования к тепловому расчету и размер корпуса, необходимые для хранения достаточного количества энергии в развязывающих компонентах, диктуют необходимость минимизации тепловых контуров. Усложняя типичные конструкции планарных печатных плат, магнитная или трансформаторная связь между трассами выше 30 МГц ослабляет любой фильтр, поскольку плохая магнитная или антенная связь становится более выраженной при роль более высоких частот.
Потенциальные помехи и шум могут стать более серьезными, если несколько регуляторов режима переключения постоянного тока подключены параллельно для совместного использования тока и более высокой выходной мощности. Если бы все регуляторы работали (переключались) на одинаковой частоте, то объединенная энергия, генерируемая несколькими регуляторами в цепи, была бы сосредоточена на этой частоте и ее гармониках. наличие этой энергии может стать сложной проблемой для других микросхем на печатных платах и других системных платах, где устройства находятся в непосредственной близости и восприимчивы к этой излучаемой энергии. Это особенно актуально в автомобильных системах, где компоненты плотные и часто расположены в непосредственной близости от аудио, радиочастот, шины CAN и различных приемных систем.
Об авторе: Tony Armstrong
>
