一前言

大家都知道，各個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品在研發(fā)設(shè)計(jì)中會(huì)遇到令人十分困擾的EMC問(wèn)題，尤其是汽車電子領(lǐng)域。為了能將電磁干擾減到最小，研發(fā)硬件人員一般在設(shè)計(jì)原理圖和繪制布局時(shí)，會(huì)通過(guò)調(diào)整開關(guān)轉(zhuǎn)換速率以及降低高di / dt的環(huán)路面積來(lái)減小噪聲源。

當(dāng)然，在布局和原理圖設(shè)計(jì)都非常謹(jǐn)慎的情況下卻依然沒(méi)有辦法將傳導(dǎo)EMI降低到最低水平。這是為什么呢?因?yàn)樵肼暿?a href="http://cshb120.cn/tags/電流/" target="_blank">電流強(qiáng)度的影響，最主要還受電路寄生參數(shù)的影響。我們?cè)陂_關(guān)打開和關(guān)閉的動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)的電流，而這些不連續(xù)電流會(huì)在輸入電容上產(chǎn)生電壓紋波，從而增加EMI。

所以為了能夠抑制傳導(dǎo)發(fā)射我們需要采用一些其它方法。今天我們主要展示的是通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)的基頻、超標(biāo)的頻點(diǎn)進(jìn)行判斷，使用合理的濾波器來(lái)解決問(wèn)題點(diǎn)。

二問(wèn)題描述

本次帶來(lái)的是一款車載攝像頭產(chǎn)品，下圖是傳導(dǎo)電壓法的正極和負(fù)極的測(cè)試數(shù)據(jù)圖，包含峰值和平均值測(cè)試曲線。其中，該被測(cè)系統(tǒng)主要采用DCDC降壓芯片。

【芯片信息】：輸入12V、輸出3.3V、1.2MHz開關(guān)頻率。

另外，圖中顯示的傳導(dǎo)EMI標(biāo)準(zhǔn)是CISPR25 Class 3。

圖1 CISPR25標(biāo)準(zhǔn)下的噪聲特性(摸底數(shù)據(jù))

圖2 CISPR25標(biāo)準(zhǔn)下的噪聲特性(摸底數(shù)據(jù))

三

分析整改

從圖中可了解到問(wèn)題點(diǎn)是低頻的數(shù)據(jù)超標(biāo)嚴(yán)重，超標(biāo)的點(diǎn)M1為1.2MHz，通過(guò)排查發(fā)現(xiàn)是電源DCDC的問(wèn)題，開關(guān)頻率超標(biāo)，由于是傳導(dǎo)電壓法測(cè)試，其輻射路徑為電源線，我們可在路徑上進(jìn)行抑制輻射干擾。

我們可以采用增加電感電容組成二階濾波來(lái)處理，而二階濾波對(duì)應(yīng)的是40dB/十倍頻，那么我們現(xiàn)在一起來(lái)算一下，1.2MHz的開關(guān)頻率超標(biāo)，為了達(dá)到最好的濾波效果，選用的LC濾波器需要選擇多大的參數(shù)。

圖3 各階濾波對(duì)應(yīng)的插入損耗

因?yàn)槎A濾波階數(shù)是40dB/十倍頻，所以我們計(jì)算的時(shí)候，要把噪聲頻點(diǎn)頻率fsw除10得到截止頻率f，在使用22uH的電感，根據(jù)下面公式代入頻率1.2MHz，可得電容約為80nF，所以選擇了常用的82nF/100nF電容進(jìn)行濾波，工程師們可以根據(jù)實(shí)際有的電感電容參數(shù)去進(jìn)行搭配。整改措施如下圖所示。

圖4 諧振頻率計(jì)算公式

圖5 整改措施實(shí)物圖

整改后可看出1.2MHz位置可改善18dB，使數(shù)據(jù)有5dB的余量，可通過(guò)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，整改后測(cè)試數(shù)據(jù)如下圖所示：

圖6 CISPR25標(biāo)準(zhǔn)下的噪聲特性(整改后數(shù)據(jù))

圖7 CISPR25標(biāo)準(zhǔn)下的噪聲特性(整改后數(shù)據(jù))

四總結(jié)

時(shí)鐘與電源問(wèn)題是我們EMC日常遇到最多的噪聲問(wèn)題，需要找到源頭、路徑，先確定問(wèn)題點(diǎn)，可借助頻譜儀、示波器等設(shè)備進(jìn)行排查噪聲源，借助工具準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行整改，并能選對(duì)參數(shù)進(jìn)行濾波，這將使我們的整改事半功倍。