你的位置:首頁 > 電源管理 > 正文

如何簡化電源隔離設計,輕松滿足EMI目標?

發(fā)布時間:2020-05-21 責任編輯:lina

【導讀】電子系統(tǒng)需要實施隔離,它的作用是保護人員和設備不受高電壓的影響,或者僅僅是消除PCB上不需要的接地回路。在各種各樣的應用中,包括工廠和工業(yè)自動化、醫(yī)療設備、通信和消費類產(chǎn)品,它都是一個基本設計元素。
 
電子系統(tǒng)需要實施隔離,它的作用是保護人員和設備不受高電壓的影響,或者僅僅是消除PCB上不需要的接地回路。在各種各樣的應用中,包括工廠和工業(yè)自動化、醫(yī)療設備、通信和消費類產(chǎn)品,它都是一個基本設計元素。
 
全面考慮產(chǎn)品設計的EMC挑戰(zhàn)
眾所知周,芯片級隔離電源的進步可以大大降低設計的復雜性,減少元路件數(shù)量,同時通過多個隔離電源實現(xiàn)空間受限應用。輻射發(fā)射一直是一個挑戰(zhàn),使用50MHz至200MHz的頻率來減小變壓器尺寸會帶來輻射的增加:
●  共模電流:寄生電流通過變壓器耦合到副邊
●  無返回途徑:這些電流不能穿過隔離柵,沒有返回的物理途徑,會形成偶極天線,進而產(chǎn)生輻射
●  環(huán)路面積:VISOOUT和GND2引腳連接到平面會增加環(huán)路面積和輻射
●  拼接電容:為減少偶極輻射,需要為高頻共模電流提供一個低阻抗返回路徑

如何簡化電源隔離設計,輕松滿足EMI目標?
隔離電源技術:工作原理

如何簡化電源隔離設計,輕松滿足EMI目標?
挑戰(zhàn):輻射發(fā)射增加

產(chǎn)品上市前,必須符合EMC規(guī)定。將變壓器和所需的電路集成到更小的封裝中會產(chǎn)生EMI,因此需要采用復雜且成本高昂的RE抑制技術,以滿足電磁兼容性(EMC)法規(guī)的要求。據(jù)報道,50%的產(chǎn)品首次EMC測試都以失敗告終。這可能是因為缺乏相關知識,且未能在產(chǎn)品設計階段的早期應用EMC設計技術。想要最大限度地縮短設計時間和降低項目成本,在項目開始時就進行EMC設計是至關重要的。組件的選擇和放置也很重要。將符合行業(yè)標準的器件納入選擇和設計可以提高合規(guī)性。
 
EMC抑制技術亟需更好的方法
與使用分立式變壓器的傳統(tǒng)方法相比,將變壓器和電路集成到芯片級封裝中可減少組件數(shù)量,進而大大節(jié)省PCB空間,但可能會引入更高的輻射發(fā)射。輻射發(fā)射抑制技術會使PCB的設計更加復雜,或需要額外組件,因此可能會抵消集成變壓器所節(jié)省的成本和空間。例如,在PCB級別抑制輻射發(fā)射的一種常見方法是為CM電流形成一個從次級端至初級端的低阻抗路徑,從而降低RE水平。要實現(xiàn)這一點,可以在初級端和次級端之間使用旁路電容。該旁路電容可以是分立式電容,也可以是嵌入式夾層電容。
 
如何簡化電源隔離設計,輕松滿足EMI目標?
 
分立式電容是最簡單的解決方案,可能是有引線或表面安裝組件。它還具有適用于2層PCB的優(yōu)點,但分立式電容價格昂貴且體積龐大,會占用寶貴的PCB空間,特別是在可能堆疊了多個組件的隔離柵旁。
 
另一個不是很理想的解決方案是使用嵌入式旁路電容,當PCB中的兩個面重合時就會形成該電容。此類電容具有一些非常有用的特性,原因在于平行板電容的電感極低,因此在更大的頻率范圍內(nèi)都有效。它可以提高發(fā)射性能,但因為需要自定義層厚來獲得正確的電容,且PCB需要四層或更多層,所以設計復雜性和成本都會增高。此外,還必須通過隔離的方式,確保內(nèi)部重疊層的間距滿足相關隔離標準所規(guī)定的最低距離標準。
 
無論是分立式還是嵌入式,使用旁路電容都不是理想的抑制技術。它雖然可以幫助減少輻射發(fā)射,卻要以增加組件、采用復雜的PCB布局和提高瞬態(tài)敏感性為代價。理想的抑制技術不需要采用旁路電容,因此可以降低成本和PCB設計的復雜性。
 
ADI新一代isoPower系列產(chǎn)品
新一代isoPower系列產(chǎn)品采用創(chuàng)新的設計技術,可以避免產(chǎn)生大量輻射發(fā)射,甚至在沒有旁路電容的2層板上也不例外。ADuM5020和ADuM5028在以大幅裕量滿足CISPR22/EN55022B類限制的同時,可以分別跨隔離柵提供500mW和330mW功率。
 
如何簡化電源隔離設計,輕松滿足EMI目標?
 
ADuM5020采用16引腳寬體SOIC封裝,而對于ADuM5028,可以選擇的最小封裝是8引腳SOIC。ADuM5020/ADuM5028提供3V和5V兩種電源選項,以及3kV rms額定隔離。
 
為了減少輻射發(fā)射,ADuM5020/ADuM5028具有出色的線圈對稱性和線圈驅(qū)動電路,有助于將通過隔離柵的CM電流傳輸最小化。擴頻技術也被用來降低某一特定頻率的噪聲濃度,并將輻射發(fā)射能量擴散到更廣泛的頻段。在次級端使用低價鐵氧體磁珠會進一步減少輻射發(fā)射。在RE合規(guī)測試期間,這些技術可以改善峰值和準峰值測量水平。
 
如何簡化電源隔離設計,輕松滿足EMI目標?
 
(來源:亞德諾半導體)
 
 
免責聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯(lián)系小編進行處理。
 
 
推薦閱讀:
智能調(diào)節(jié)地鐵溫度傳感器的應用
詳解MEMS VOA光衰減器的工作原理
多角度分析運放電路如何降噪,解決方法都在這里了!
了解您的傳感器:使建筑物更加智能
【干貨】5GHz頻段的噪聲問題及降噪對策
要采購變壓器么,點這里了解一下價格!
特別推薦
技術文章更多>>
技術白皮書下載更多>>
熱門搜索
?

關閉

?

關閉