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扩频频率调制以降低 EMI-PCB板培训

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发表于 2019-12-30 19:15:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
根据其特征,电磁搅扰可分为传导搅扰 (经过电源传输) 或辐射搅扰 (经过空气传输)。开关电源会发生两种类型的搅扰。ADI 公司为削减传导搅扰和辐射搅扰实施的一项技能是扩频频率调制 (SSFM)。该技能用于咱们一些基于电感和电容的开关电源、硅振荡器和 LED 驱动器,将噪声扩展到更宽的频带上,然后下降特定频率下的峰值噪声平和均值噪声。
调制办法
由于调制频率远低于开关稳压器的时钟频率,因而或许难以滤除。由于下流电路中的电源噪声耦合或有限的电源按捺,这或许导致可听音或显着的伪像等问题。伪随机频率调制能够消除这种周期性纹波。选用伪随机频率调制时,时钟以伪随机办法从一个频率转化到另一个频率。由于开关稳压器的输出纹波由类噪声信号进行起伏调制,因而输出看似没有进行调制,并且下流体系的影响能够忽略不计。
跟着 SSFM 频率规模的添加,带内时刻的百分比削减。从下方图 2 中能够看到,与单个未调制的窄带信号比较,调制频率出现为宽带信号并且峰值下降 20 dB。假如发射信号不常进入接纳器的频带并且逗留的时刻很短 (相关于其呼应时刻),则能够显着下降PCB板培训 EMI。例如,在下降 EMI 方面,±10% 的频率调制比 ±2% 的频率调制有用得多。1不过,开关稳压器所能容许的频率规模是有限的。一般来说,大多数开关稳压器都能轻松容忍 ±10% 的频率改变。
图 2.扩频调制在更宽的时钟频带内发生更低的峰值能量。
与调制量相似,关于某个给定的接纳器,跟着频率调制速率的添加 (跳频速率),给定接纳器的 EMI 处于带内的时刻将削减,因而 EMI 将下降。然而,开关稳压器所能盯梢的频率改变速率 (dF/dt) 具有一个限值。其解决方案则是找出那个不影响开关稳压器输出调节功用的最高调制速率。
丈量PCB板培训 EMI 的典型办法为峰值检测、准峰值检测或平均值检测。关于这些测验而言,适当地设置测验设备的带宽,以反映实际方针带宽并确认 SSFM 的有用性。在进行频率调制时,检测器会跟着发射扫描整个检测器的频带而进行呼应。当检测器的带宽相较于调制速率较小时,检测器的有限呼应时刻会导致 EMI 丈量值衰减。相反,检测器的呼应时刻不会影响固定频率发射,然后不会观测到 EMI 衰减。峰值检测测验显现经过 SSFM 得到的改进直接对应于衰减量。准峰值检测测验还能够显现进一步的 EMI 改进,由于它包含了占空比的影响。具体而言,固定频率发射发生 100% 的占空比,而来自 SSFM 的占空比随发射在检测器频带内所占的时刻量而削减。最终,平均值检测测验能够显现最显着的PCB板培训 EMI 改进,由于它运用低经过滤峰值检测信号,然后生成平均带内能量。在固定频率发射时,平均值和峰值能量相等,SSFM 则不同,它对峰值检测能量和带内时刻量均进行衰减,然后发生更低的平均值检测结果。许多监管测验要求体系经过准峰值平和均值两种检测测验。
无论是否启用 SSFM,在任何时刻,开关稳压器的峰值发射或许看起来都是相同的。这怎么或许?SSFM 的有用性部分取决于接纳器的带宽。要接纳瞬时的发射快照,需求无限带宽。每个实际体系的带宽都是有限的。假如时钟频率的改变快于接纳器的带宽,将显着下降接纳搅扰。
图 3.运用启用 SSFM 和未启用 SSFM 的 LTC6908 开关稳压器的输出频谱 (9 kHz 分辨率带宽)。
LTC6909、LTC6902 和 LTC6908 是具有扩频调制的八相、四相和双相输出的多相硅振荡器。这些器材一般用于为开关电源供给时钟。多相操作有用地添加了体系的开关频率 (由于相位表现为开关频率的添加),并且扩频调制使每个器材在必定频率规模内开关,然后在更宽的频带上扩展传导 EMI。LTC6908 具有 5 kHz 至 10 MHz 的频率规模,供给两个输出,并具有两种可选版本:LTC6908-1 供给具有 180° 相移的两个输出,而 LTC6908-2 供给具有 90° 相移的两个输出。前者十分适合同步两个单开关稳压器,后者则十分适合同步两个双相双开关稳压器。四通道 LTC6902 具有 5 kHz 至 20 MHz 的频率规模,可编程用作等距离的双相、三相或四相输出。LTC6909 具有 12 kHz 至 6.67 MHz 的频率规模,最多可编程供给八相输出。
可是,跳频速率有一个限制。假如频率以超出开关稳压器带宽的速率跳变,则或许会在时钟频率转化边缘发生输出尖峰。较小的开关稳压器带宽会导致更显着的尖峰。因而,LTC6908 和 LTC6909 包含一个专有的盯梢滤波器,能够完成从一个频率到下一个频率的滑润转化 (LTC6902 选用一个 25 kHz 的内部低通滤波器)。内部滤波器盯梢跳频速率,为一切频率和调制速率供给最佳滑润功用。
点击此处检查扩频频率调制硅振荡器。
开关稳压器基于逐周期运转,以将功率传输到输出。在大多数情况下,作业频率要么是固定的,要么是基于输出负载的常数。这种转化办法在作业频率 (基波) 和作业频率的倍频 (谐波) 下发生较大的噪声重量。
LTM4608A:具有 SSFM 的 8 A、2.7 V 至 5.5 VIN DC/DC µModule® 降压型稳压器
LT8609 是一款微功率降压型转化器,可在高开关频率下坚持高效率 (2 MHz 时为 93%),然后答应运用更小的外部元件。SSFM 形式的操作相似于跳动脉冲作业形式,其主要区别在于开关频率由 3 kHz 三角波上下调制。调制规模的低端经过开关频率 (由 RT 引脚上的电阻设置) 设置,高端则设置为比 RT 设置的频率高约 20%。要启用扩频形式,须将 SYNC 引脚连接到 INTVCC 或将其驱动到 3.2 V 和 5 V 之间的电压。
图 5.启用扩频的 LTM4608A。
LTC3251/LTC3252 是 2.7 V 至 5.5 V、单路输出 500 mA/双路输出 250 mA 的电荷泵降压型稳压器,可生成时钟脉冲,其周期在逐周期的基础上是随机的,但固定在 1 MHz 到 1.6 MHz 之间。图 6 和图 7 显现了与传统降压型转化器比较,LTC3251 的扩频特性显着下降了峰值谐波噪声并简直消除了谐波。LTC3251 供给可选的扩频操作,而 LTC3252 则一直启用扩频。
图 6.禁用 SSFM 的 LTC3251。
图 7.启用 SSFM 的 LTC3251。
LT3795:具有 SSFM 的 110 V 多拓扑 LED 操控器
LT3952:具有 SSFM 的多拓扑 42 VIN、60 V/4 A LED 驱动器
伪随机值的更新运用 fSW/32 的速率,与振荡器频率成正比。该速率答应整组频率在规范 EMI 测验逗留时刻内屡次经过。
图 10.LT3952 平均值传导 EMI。
ADI 公司还供给许多其他产品,能够有用地利用规划技能来下降 EMI。如上所述,运用 SSFM 是其中一种技能。其他办法还包含减缓快速内部时钟边缘和内部滤波。选用咱们的 Silent Switcher® 技能完成了另一种立异办法,经过布局有用下降 EMI。LT8640 是一款独特的 42 V 输入、微功率同步降压型开关稳压器,它将 Silent Switcher 技能和 SSFM 相结合以下降 EMI。因而,当您在规划中再次遇到 EMI 问题时,请务必检查咱们的低 EMI 产品,以帮助您更轻松地符合 EMI 规范。




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Altium designer培训技术好!
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