EMI Sorunu: Anahtar modu güç kaynağı düzeninde zil sesi (5V -> 3V3)


11

FCC bölüm B (CSRR 22) emisyonlarını geçmek için teste tabi tutulan bir cihaz üzerinde çalışıyorum . Bir açıda ve polarizasyonda (Dikey) cihaz, 100-200Mhz aralığında eşiği ihlal eden emisyonlara sahip olduğu için arızalanır.

Test sonucu 145Mhz ve 128Mhz'de iki karakteristik pik gösterir . Daha geniş bant gürültüsü kaynaklarından biri çalıyor. Çalmanın birden fazla harmonik bileşeni vardır.

Sorun

PCB'de 2 Anahtar Modu güç Kaynağı (SMPS) vardır. Bunlar Semtec TS30011 / 12/13 serisi yongalardır. ( VERİ SAYFASI ) Daha yakından incelendiğinde, güç çıkışında (indüktör aşamasından önce) bir zil sesi vardır SMPS 1'in 145MHz'de bir halkası, SMPS2'nin 128Mhz'de bir halkası vardır. Üzerinde farklı yükler olduğunu belirtmek gerekir. Şemaları aynı , düzenleri farklı ama% 80 aynı.

  1. EMI gürültüsünü azaltmak için hangi düzen seçeneklerine sahibim?
  2. Kaçak kapasitansı azaltmak için indüktöre giden iz kalınlığını ayarlamakla meşgulüm

Tüm Kapakları oldukça iyi birbirine bağlayan düzende görülmeyen bir GND dökümü olduğuna dikkat edin

Zil sesini azaltmak için filtre bileşenlerinin nasıl ayarlanacağı konusunda bir kaybım var.

Test Sonuçları (3M, Dikey Pol.)

EMI test sonuçları

Şemalar ve Düzen 1

resim açıklamasını buraya girin Bu, cihaza giren güç kaynağı kablosuna bir ferrit çekirdek yerleştirilerek çözülebilir, ancak bu, çeşitli maliyet ve estetik nedenlerle optimal olmayan bir çözümdür.

Ön indüktör ölçümleri

resim açıklamasını buraya girin

Her İki SMPS'nin Yan Yana Yerleşimi

Gizli olan GND'ye tüm çalışma referansı, aşağıdaki güç katmanı Vin'i 5-12V'de besler, her biri 3V3 çıkışına sabitlenir Yan yana SMPS


Kablodaki bir ferrit çekirdekten bahsediyorsunuz, biraz ayrıntı verebilir misiniz? Tam olarak ne çözüldü? Ayrıca, düzeniniz üreticinin önerisine oldukça benziyor, ancak neden SW izinin olduğu PGND için ek yollar?
Vladimir Cravero

Çıkış kapasitörleri yaklaşık 200 µF ile çok büyük görünüyor, sadece bir 47 uF veya iki 47 uF ile denemelisiniz. L11 nedir? Son gerilime neden ikinci bir seri indüktör var? Bence burada bir tür darboğaz var. Bir PI filtresi mi? Turuncu alanlar indüktörlerin hemen altındaki bir tabakada mı yoksa diğer tarafta mı?
zeqL

4
İyi biçimlendirilmiş bir soru için +1, ancak çıkış filtresiyle neden uğraşmak istiyorsunuz? Güç girişine bir ferrit kelepçesinin yerleştirilmesi, şeylerin anten olduğunu ve giriş tarafında bir şey yapılması gerektiğini, muhtemelen bir yerleşik ferrit veya birkaç on yıl kapasitans veya ikisinin bir kombinasyonunu eklenmesi gerektiğini söylüyor.
Matt Young

Bu çıkış kapasitörleri çok büyük. Esr eğrisinin yükselen tarafında iyi olabilirsiniz. Çıkış kapasitörlerine daha küçük (0.1 uF) bir kapak takmayı denediniz mi? Ayrıca, kapaklardan toprağa daha fazla vias ekleyin. Kondansatör başına bir toprak iyi bir endüktansa sahip olacaktır. Veri sayfası, bir nedenden ötürü 8 vias ile toprağa bağlanmış bir döküme topraklanmış kapaklara sahiptir.
Connor Wolf

1
Güç dönüştürücünün yanında Vin ve anahtar düğümü pimleri bulunur. Altlarındaki katı dökme, kesinlikle girişe bir miktar anahtarlama gürültüsü bağlayacaktır (pim çiftleri 1 ve 2, 11 ve 12 nereye bakacaktır). Bu, geçmişte gördüğüm en az bir konudur.
Peter Smith

Yanıtlar:


3

Anahtarlama düğümleri çok kısadır, bu iyi bir şeydir. Ancak indüktörün izleri üzerindeki saplamaları anlamıyorum, iki ek GND viasıyla birlikte silmelisiniz. Bu çok kullanışlı değil.

GND katmanı olsa bile, turuncu düzlemlerin indüktörlerin altına girmesini sağlamazdım. L1 için L2 için olduğu gibi yapın, indüktörün altında hiçbir şey yapmayın. Herhangi bir bağlantıdan kaçınırsınız.

Gerçekten çıkış kapasitörlerinin çok yüksek olduğunu düşünüyorum. Semtech, tipik bir 44µF önerir ve 200µF'de olursunuz. 150µF kapasitörü çıkarmayı deneyin.

resim açıklamasını buraya girin

Ayrıca, her biri en az 2 GND viyazı ile C11, C62 ve C10, C42'nin GND viyallerini artırmaya çalışın, çünkü 3A akımınız varsa, sadece iki GND vizesi ancak 6 güç vizesinden akacaktır. C4 dekuplaj kapağı için aynı şekilde, en az 2 GND yolu deneyin.

Düzenleme: Gerçekten bir SMPS sonunda bir ferrit boncuk ve snubber kullanımını anlamıyorum. FB, bir güç rayının, örneğin PLL güç rayıyla, ana güç rayına geri dönmesini önlemek için kullanılır. Ancak ana indüktörden sonraki voltaj, özellikle 3.3V ray için gürültü toleransı içinde olmalıdır.

FB'nin yanlış kullanımı nedeniyle bir zil sesi olabilir, bu Analog Devices'in kağıdındaki LC rezonans frekansına bakın: http://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/ferrite-beads-demystified.html


-2

Tasarım, anahtarlama kenarında klasik zil sesine sahiptir. Çalmanın tipik nedeni, diğer parazitiklerle birlikte parazitik tank devreleri oluşturan anahtar transistörlerinde parazitik endüktanslardır. Zil çok hızlı anahtarlama kenarlarından kaynaklanır. Richtek'ten sorunun nasıl azaltılacağı veya ortadan kaldırılacağı konusunda birkaç ipucu olan güzel bir uygulama notu 045 var.

Gördüğüm gibi, üreticinin referans şemaları (ve test panoları) tasarımda eksik olan bir "yakalama" (Schottky) diyotu içerir. Diyot paraziti, anahtar tarafındaki zil sesini sabitlemeye / ıslatmaya yardımcı olabilir [diyot senkron dönüştürücü için isteğe bağlı olsa bile].

AÇIKLAMA: SEMTECH üreticisinin referans tasarımında "isteğe bağlı" PMED4030ER, 115 diyot kullanılır, test / demo kartında 1 p'de 250 pF parazitik kapasitansa sahiptir. Richtek RC 0 ile ilgili 045 330pF siparişi hakkında RC'ye geldi. / 9 Ohm zil sesini bastırmak için. Bu nedenle diyotun hem anahtarlayıcı verimliliğini artırabilir hem de zil sesini azaltacağı muhtemeldir.


4
Bu eşzamanlı bir bölümdür. Diyot gerekli değildir.
Matt Young

Teorik olarak gereksiz olsa da, pratik olarak paralel bir Schottky doğrultucu, Fairchild / ON adlı bu beyaz formda açıklandığı gibi, düşük taraf FET'teki kayıpları azaltırken , fairchildsemi.com/technical-articles/… Bazı SEMTECH regülatörleri (SC4620 olarak) entegre Shcottky diyotundan açıkça bahsediyoruz, belirli TS3001x IC spesifikasyonları bu önemli özellikten bahsetmiyor.
Ale..chenski
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.