การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ในการออกแบบเป็นปัญหาที่น่าปวดหัวมานานแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านยานยนต์ เพื่อลด EMI ให้ได้มากที่สุด นักออกแบบมักจะออกแบบแผนผังและวาดเลย์เอาต์เพื่อลดแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนโดยลดพื้นที่ลูปด้วย di / dt สูงและเปลี่ยนอัตราการเปลี่ยนผ่าน
อย่างไรก็ตาม บางครั้ง ไม่ว่าเค้าโครงและการออกแบบแผนผังจะระมัดระวังเพียงใด ก็ยังไม่สามารถลด EMI ที่ดำเนินการให้อยู่ในระดับที่ต้องการได้ นี่เป็นเพราะเสียงรบกวนไม่เพียงขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของวงจรกาฝากเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสด้วย นอกจากนี้ การเปิดและปิดสวิตช์ยังสร้างกระแสที่ไม่ต่อเนื่อง และกระแสที่ไม่ต่อเนื่องเหล่านี้จะสร้างการกระเพื่อมของแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุอินพุต ซึ่งทำให้ EMI เพิ่มขึ้น
ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วิธีการอื่นเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ EMI ที่ดำเนินการ บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การแนะนำตัวกรองสัญญาณเข้าเพื่อกรองสัญญาณรบกวนหรือเพิ่มเกราะป้องกันสัญญาณรบกวน
รูปที่ 1 แผนผังของตัวกรอง EMI
รูปที่ 1 แสดงตัวกรอง EMI แบบง่าย รวมถึงตัวกรองโหมดทั่วไป (CM) และตัวกรองโหมดส่วนต่าง (DM) โดยทั่วไป ตัวกรอง DM ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อกรองสัญญาณรบกวนที่น้อยกว่า 30MHz (สัญญาณรบกวน DM) และตัวกรอง CM ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อกรองสัญญาณรบกวนจาก 30MHz ถึง 100MHz (สัญญาณรบกวน CM) อย่างไรก็ตาม ตัวกรองทั้งสองช่วยลดสัญญาณรบกวน EMI บางส่วนทั่วทั้งแถบความถี่
รูปที่ 2 แสดงสัญญาณรบกวนตะกั่วอินพุตที่ไม่มีตัวกรอง รวมถึงสัญญาณรบกวนทั้งด้านบวกและด้านลบ และระบุระดับสูงสุดและระดับเฉลี่ยของสัญญาณรบกวนเหล่านี้ ในกรณีนี้ ระบบที่ทดสอบส่วนใหญ่ใช้ชิป LMR14050SSQDDARQ1 เพื่อเอาต์พุต 5V/5A และจ่ายไฟให้กับชิป TPS65263QRHBRQ1 ที่ตามมา ซึ่งให้เอาต์พุตพร้อมกัน 1.5V/3A, 3.3V/2A และ 1.8V/2A ชิปทั้งสองตัวนี้ทำงานที่ความถี่สวิตชิ่ง 2.2MHz นอกจากนี้ มาตรฐาน EMI ที่แสดงในรูปคือ CISPR25 Class 5 (C5)
รูปที่ 2 ลักษณะเสียงรบกวนที่มาตรฐาน C5 (ไม่มีตัวกรอง)
รูปที่ 3 แสดงผล EMI ด้วยการเพิ่มตัวกรอง DM ดังที่เห็นได้จากรูป ตัวกรอง DM ลดสัญญาณรบกวน DM ย่านความถี่กลาง (2MHz ถึง 30MHz) ได้เกือบ 35dBμV/m นอกจากนี้ สัญญาณรบกวนย่านความถี่สูง (30MHz ถึง 100MHz) ยังลดลงแต่ยังคงเกินระดับขีดจำกัด สาเหตุหลักมาจากความสามารถในการกรองที่จำกัดของตัวกรอง DM สำหรับสัญญาณรบกวน CM ในย่านความถี่สูง
รูปที่ 3 ลักษณะเสียงรบกวนที่มาตรฐาน C5 (พร้อมตัวกรอง DM)
รูปที่ 4 แสดงลักษณะสัญญาณรบกวนด้วยการเพิ่มตัวกรอง CM และ DM เมื่อเทียบกับรูปที่ 3 การเพิ่มตัวกรอง CM ช่วยลดสัญญาณรบกวน CM ได้เกือบ 20 dB μV/ m ประสิทธิภาพของ EMI ยังผ่านมาตรฐาน C5 และประสิทธิภาพของ EMI ยังผ่านมาตรฐาน CISPR25 C5
รูปที่ 4 ลักษณะเสียงรบกวนตามมาตรฐาน C5 (พร้อมฟิลเตอร์ CM และ DM)
รูปที่ 5 แสดงลักษณะสัญญาณรบกวนของตัวกรองแบนด์ CM และ DM ในรูปแบบต่างๆ โดยที่ตัวกรองจะเหมือนกับในรูปที่ 4 อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับรูปที่ 4 สัญญาณรบกวนจะเพิ่มขึ้นประมาณ 10 dB μV/ m ในความถี่ทั้งหมด และสัญญาณรบกวนความถี่สูงยังเกินกว่าค่าเฉลี่ยของมาตรฐาน CISPR25 C5
รูปที่ 5 ลักษณะเสียงรบกวนตามมาตรฐาน C5 (พร้อมฟิลเตอร์ CM และ DM, รูปแบบต่างๆ)
ความแตกต่างของผลลัพธ์สัญญาณรบกวนระหว่างรูปที่ 4 และ 5 ส่วนใหญ่เกิดจากความแตกต่างของการเดินสาย PCB ดังแสดงในรูปที่ 6 ในการเดินสายของรูปที่ 5 (ด้านขวาของรูปที่ 6) แผ่นทองแดงขนาดใหญ่ (GND) ล้อมรอบตัวกรอง DM และสร้างความจุของกาฝากด้วยการจัดตำแหน่ง Vin ความจุของกาฝากเหล่านี้ให้เส้นทางอิมพีแดนซ์ต่ำที่มีประสิทธิภาพสำหรับตัวกรองบายพาสสัญญาณความถี่สูง ดังนั้น เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของตัวกรองให้สูงสุด จำเป็นต้องถอดทองแดงหุ้มรอบๆ ตัวกรองออกทั้งหมด ดังแสดงทางด้านซ้ายมือของสายไฟในรูปที่ 6
รูปที่ 6 การเดินสาย PCB แบบต่างๆ
นอกจากการเพิ่มตัวกรองแล้ว อีกวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มประสิทธิภาพ EMI คือการเพิ่มเกราะป้องกัน นี่เป็นเพราะตัวป้องกันโลหะที่เชื่อมต่อกับ GND ป้องกันเสียงรบกวนไม่ให้แผ่ออกไปด้านนอก รูปที่ 7 แนะนำวิธีการวางชิลด์ โล่เกิดขึ้นเพื่อปกปิดส่วนประกอบทั้งหมดบนกระดาน
รูปที่ 8 แสดงผล EMI หลังจากเพิ่มตัวกรองและตัวป้องกัน ดังที่แสดงไว้ สัญญาณรบกวนในแถบความถี่ทั้งหมดเกือบจะถูกกำจัดโดยตัวป้องกัน และประสิทธิภาพของ EMI นั้นดีมาก สาเหตุหลักมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าสายสัญญาณเข้าที่ยาวซึ่งเทียบเท่ากับเสาอากาศ มีสัญญาณรบกวนที่แผ่ออกมาสองสามคู่ ซึ่งเกราะดังกล่าวจะแยกออกจากกัน ในการออกแบบนี้ สัญญาณรบกวน IF ยังควบคู่กับสายสัญญาณเข้าในลักษณะนี้ด้วย
รูปที่ 7 3โมเดล D ของ PCB ที่มีการป้องกัน
รูปที่ 8 ลักษณะเสียงรบกวนตามมาตรฐาน C5 (พร้อม CM, ตัวกรอง DM และตัวป้องกัน)
รูปที่ 9 ยังแสดงลักษณะเสียงรบกวนด้วยตัวกรองและตัวป้องกัน ซึ่งแตกต่างจากรูปที่ 8 โล่ในรูปที่ 9 เป็นกล่องโลหะที่ล้อมรอบบอร์ดทั้งหมดและเปิดเฉพาะสายอินพุตเท่านั้น แม้จะมีเกราะกำบัง แต่สัญญาณรบกวนที่แผ่ออกมาบางส่วนยังสามารถผ่านตัวกรอง EMI และต่อเข้ากับสายไฟบน PCB ซึ่งส่งผลให้ลักษณะสัญญาณรบกวนแย่กว่าในรูปที่ 8 ที่น่าสนใจคือลักษณะสัญญาณรบกวนของแถบความถี่สูงในรูปที่ 4, 8 และ 9 (สายไฟเค้าโครงเดียวกัน) เกือบจะเหมือนกัน นี่เป็นเพราะการเพิ่มตัวกรอง EMI ทำให้สัญญาณรบกวนย่านความถี่สูงที่แผ่ออกมาซึ่งสามารถเชื่อมต่อเข้ากับสายอินพุตแทบไม่มีอยู่เลย
รูปที่ 9 ลักษณะเสียงรบกวนตามมาตรฐาน C5 (พร้อม CM, ตัวกรอง DM และกล่องโลหะหุ้มฉนวน)
โดยสรุป การเพิ่มตัวกรอง EMI หรือการป้องกันสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพ EMI ได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน เค้าโครงและการเดินสายไฟของตัวกรองและตำแหน่งของตัวป้องกันจำเป็นต้องได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบ
ก่อตั้งขึ้นในปี 2553 มีพนักงานมากกว่า 100 คน & พื้นที่ 8,000 ตร.ม. โรงงานของสิทธิในทรัพย์สินที่เป็นอิสระเพื่อให้แน่ใจว่าการจัดการมาตรฐานและบรรลุผลทางเศรษฐกิจสูงสุดรวมทั้งประหยัดค่าใช้จ่าย
เป็นเจ้าของศูนย์แมชชีนนิ่ง ช่างประกอบที่มีทักษะ ผู้ทดสอบ และวิศวกร QC เพื่อให้มั่นใจในความสามารถที่แข็งแกร่งสำหรับการผลิตเครื่องจักร NeoDen คุณภาพ และการส่งมอบ
พันธมิตรกว่า 40 รายทั่วโลกครอบคลุมทั้งในเอเชีย ยุโรป อเมริกา โอเชียเนีย และแอฟริกา เพื่อให้บริการแก่ผู้ใช้มากกว่า 10,000 รายทั่วโลก เพื่อให้แน่ใจว่าบริการในท้องถิ่นจะดีขึ้นและรวดเร็วขึ้นและการตอบสนองที่รวดเร็ว
วิศวกรฝ่ายสนับสนุนและบริการภาษาอังกฤษที่มีทักษะและเป็นมืออาชีพ เพื่อให้แน่ใจว่าจะได้รับการตอบสนองอย่างรวดเร็วภายใน 8 ชั่วโมง โซลูชันจะให้บริการภายใน 24 ชั่วโมง
ผู้ผลิตจีนรายเดียวที่ขึ้นทะเบียนและรับรอง CE โดย TUV NORD
NeoDen ให้การสนับสนุนทางเทคนิคตลอดอายุการใช้งานและการบริการสำหรับเครื่อง NeoDen ทั้งหมด ยิ่งกว่านั้น การอัปเดตซอฟต์แวร์เป็นประจำตามประสบการณ์การใช้งานและคำขอรายวันจริงจากผู้ใช้ปลายทาง