0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

基于LTC7818控制开关稳压器的CM辐射和DM辐射分离试验

电子设计 来源:电子技术设计 作者:电子技术设计 2021-02-23 14:19 次阅读
作者:Ling Jiang, Frank Wang, Keith Szolusha, 和 Kurk Mathews

开关稳压器的EMI分为电磁辐射和传导辐射(CE)。本文重点讨论传导辐射,其可进一步分为两类:共模(CM)噪声和差模(DM)噪声。为什么要区分CM-DM?对CM噪声有效的EMI抑制技术不一定对DM噪声有效,反之亦然,因此,确定传导辐射的来源可以节省花在抑制噪声上的时间和金钱。本文介绍一种将CM辐射和DM辐射从 LTC7818控制的开关稳压器中分离出来的实用方法。知道CM噪声和DM噪声在CE频谱中出现的位置,电源设计人员便可有效应用EMI抑制技术,这从长远来看可以节省设计时间和BOM成本。

pIYBAGA0mwqAK4waAADHlSBNZWk321.png

图1.降压转换器中的CM噪声路径和DM噪声路径

图1显示了典型降压转换器的CM噪声和DM噪声路径。DM噪声在电源线和返回线之间产生,而CM噪声是通过杂散电容CSTRAY在电源线和接地层(例如铜测试台)之间产生。用于CE测量的LISN位于电源和降压转换器之间。LISN本身不能用于直接测量CM和DM噪声,但它确实能测量电源和返回电源线噪声——分别为图1中的V1和V2。这些电压是在50Ω电阻上测得的。根据CM和DM噪声的定义,如图1所示,V1和V2可以分别表示为CM电压(VCM)和DM电压(VDM)的和与差。因此,V1和V2的平均值就是VCM,而V1和V2之差的一半就是VDM。

测量CM噪声和DM噪声

T型功率合成器是一种无源器件,可将两个输入信号合成为一个端口输出。0°合成器在输出端口产生输入信号的矢量和,而180°合成器产生输入信号的矢量差1。因此,0°合成器可用于产生VCM,180°合成器产生 VDM.

图2所示的两个合成器ZFSC-2-1W+ (0°)和ZFSCJ-2-1+ (180°)来自Mini-Circuits,用于测量1 MHz至108 MHz的VCM和VDM。对于这些器件,频率低于1 MHz时测量误差会增大。对于较低频率的测量,应使用其他合成器,例如ZMSC-2-1+ (0°)和ZMSCJ-2-2 (180°)。

pIYBAGA0my6AFwdwAAHWGecHf7o500.png

图2.0°和180°合成器

o4YBAGA0m3mAJ1g_AAD5TrC9TFg789.png

图3.用于测量(a) VCM和(b) VDM的实验装置

pIYBAGA0m6-ASIGnAAbn8CAWffE453.png

图4.用于测量CM噪声和DM噪声的测试设置

测试设置如图3所示。功率合成器已添加到标准CE测试设置中。LISN针对电源线和返回线的输出分别连接到合成器的输入端口1和输入端口2。0°合成器的输出电压为VS_CM= V1 + V2;180°合成器的输出电压为VS_DM= V1 – V2。

合成器的输出信号VS_CM和VS_DM必须在测试接收器中处理,以产生VCM和VDM。首先,功率合成器已指定接收器中补偿的插入损耗。其次,由于VCM= 0.5 VS_CM且VDM= 0.5 VS_DM,因此测试接收器从接收到的信号中再减去6 dBμV。补偿这两个因素之后,在测试接收器中读出测得的CM噪声和DM噪声。

CM噪声和DM噪声测量的实验验证

使用一个装有双降压转换器的标准演示板来验证此方法。演示板的开关频率为2.2 MHz,VIN= 12 V,VOUT1= 3.3 V,IOUT1= 10 A,VOUT2= 5 V,IOUT2= 10 A。图4显示了EMI室中的测试设置。

图5和图6显示了测试结果。在图5中,较高EMI曲线表示使用标准CISPR 25设置测得的总电压法CE,而较低辐射曲线表示添加0°合成器后测得的分离CM噪声。在图6中,较高辐射曲线表示总CE,而较低EMI曲线表示添加180°合成器后测得的分离DM噪声。这些测试结果符合理论分析,表明DM噪声在较低频率范围内占主导地位,而CM噪声在较高频率范围内占主导地位。

o4YBAGA0nE6AXgKSAAFJk8ptSzc693.png

图5.测得的CM噪声与总噪声的关系

pIYBAGA0nUqAAP2sAAFAB4oh4gs876.png

图6.测得的DM噪声与总噪声的关系

调整后的演示板符合CISPR 25 Class 5标准

根据测量结果,在30 MHz至108 MHz范围,总辐射噪声超过了CISPR 25 Class 5的限值。通过分离CM和DM噪声测量,发现此范围内的高传导辐射似乎是由CM噪声引起的。添加或增强DM EMI滤波器或以其他方式降低输入纹波几乎没有意义,因为这些抑制技术不会降低该范围内引发问题的CM噪声。

因此,该演示板展示了专门解决CM噪声的办法。CM噪声的来源之一是开关电路中的高dV/dt信号。通过增加栅极电阻来降低dV/dt,可以降低该噪声电平。如前所述,CM噪声通过杂散电容CSTRAY穿过LISN。CSTRAY越小,在LISN中检测到的CM噪声就越低。为了减小CSTRAY,应减少此演示板上开关节点的覆铜面积。此外,转换器输入端添加了一个CM EMI滤波器,以获得高CM阻抗,从而降低进入LISN的CM噪声。通过实施这些办法,30 MHz至108 MHz范围的噪声得以充分降低,从而符合CISPR 25 Class 5标准,如图7所示。

pIYBAGA0nWCACyGYAAF0IZuGohQ005.png

图7.总噪声得到改善

结论

本文介绍了一种用于测量和分离总传导辐射中的CM噪声和DM噪声的实用方法,并通过测试结果进行了验证。如果设计人员能够分离CM和DM噪声,便可实施专门针对CM或DM的减轻解决方案来有效抑制噪声。总之,这种方法有助于快速找到EMI故障的根本原因,节省EMI设计的时间。

参考电路

“AN-10-006:了解功率分路器。” Mini-Circuits,2015年4月。
编辑:hfy

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电源设计
    +关注

    关注

    30

    文章

    1500

    浏览量

    65352
  • emi
    emi
    +关注

    关注

    53

    文章

    3432

    浏览量

    125473
  • 开关稳压器
    +关注

    关注

    4

    文章

    743

    浏览量

    73154
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    内置VREF的灌电流/拉电流抗辐射加固型3A DDR终端稳压器TPS7H3301-SP数据表

    电子发烧友网站提供《内置VREF的灌电流/拉电流抗辐射加固型3A DDR终端稳压器TPS7H3301-SP数据表.pdf》资料免费下载
    发表于 04-03 14:40 0次下载
    内置VREF的灌电流/拉电流抗<b class='flag-5'>辐射</b>加固型3A DDR终端<b class='flag-5'>稳压器</b>TPS7H3301-SP数据表

    1.5V至7V输入、3A、耐辐射 LDO稳压器TPS7H1101A-SP数据表

    电子发烧友网站提供《1.5V至7V输入、3A、耐辐射 LDO稳压器TPS7H1101A-SP数据表.pdf》资料免费下载
    发表于 04-03 14:39 0次下载
    1.5V至7V输入、3A、耐<b class='flag-5'>辐射</b> LDO<b class='flag-5'>稳压器</b>TPS7H1101A-SP数据表

    1.5V至7V输入3A耐辐射 、超低压差 (LDO) 稳压器TPS7H1101-SP数据表

    电子发烧友网站提供《1.5V至7V输入3A耐辐射 、超低压差 (LDO) 稳压器TPS7H1101-SP数据表.pdf》资料免费下载
    发表于 04-03 14:38 0次下载
    1.5V至7V输入3A耐<b class='flag-5'>辐射</b> 、超低压差 (LDO) <b class='flag-5'>稳压器</b>TPS7H1101-SP数据表

    内置VREF的灌电流/拉电流抗辐射加固型3A DDR终端稳压器TPS7H3301-SP数据表

    电子发烧友网站提供《内置VREF的灌电流/拉电流抗辐射加固型3A DDR终端稳压器TPS7H3301-SP数据表.pdf》资料免费下载
    发表于 02-29 11:29 0次下载
    内置VREF的灌电流/拉电流抗<b class='flag-5'>辐射</b>加固型3A DDR终端<b class='flag-5'>稳压器</b>TPS7H3301-SP数据表

    1.5A 超低噪声、高PSRR耐辐射加固型低压降 (LDO) 线性稳压器数据表

    电子发烧友网站提供《1.5A 超低噪声、高PSRR耐辐射加固型低压降 (LDO) 线性稳压器数据表.pdf》资料免费下载
    发表于 02-29 11:23 0次下载
    1.5A 超低噪声、高PSRR耐<b class='flag-5'>辐射</b>加固型低压降 (LDO) 线性<b class='flag-5'>稳压器</b>数据表

    1.5V 至 7V 输入、3A、耐辐射LDO稳压器TPS7H1101A-SP数据表

    电子发烧友网站提供《1.5V 至 7V 输入、3A、耐辐射LDO稳压器TPS7H1101A-SP数据表.pdf》资料免费下载
    发表于 02-29 11:08 0次下载
    1.5V 至 7V 输入、3A、耐<b class='flag-5'>辐射</b>LDO<b class='flag-5'>稳压器</b>TPS7H1101A-SP数据表

    开关稳压器有哪几类

    开关稳压器是一类利用电子开关进行能量转换的电源管理集成电路,它广泛应用于计算机、通信设备、消费电子产品和工业控制系统中。 开关
    的头像 发表于 02-26 15:45 253次阅读

    什么是SEPIC稳压器,他和升压稳压器有什么区别?

    您好! 关于贵公司的开关稳压器有几个问题想咨询一下: 1.咱们公司的开关稳压器开关控制器的区
    发表于 01-05 06:57

    什么是开关稳压器开关稳压器控制方式

    开关稳压器,英文(regulatior),或称调节器、稳压源,是用于稳定电压的电子设备。
    的头像 发表于 09-25 11:46 756次阅读
    什么是<b class='flag-5'>开关</b><b class='flag-5'>稳压器</b>?<b class='flag-5'>开关</b><b class='flag-5'>稳压器</b>的<b class='flag-5'>控制</b>方式

    处理稳压器开关频率的PCB布局(二)

    电路仿真,说明了高开关频率处理稳压器的优缺点,本文为第二篇,将使用 LTC1871 升压型开关稳压器的仿真电路来检查
    的头像 发表于 08-15 15:25 451次阅读
    处理<b class='flag-5'>稳压器</b>高<b class='flag-5'>开关</b>频率的PCB布局(二)

    传导辐射测试中分离共模和差模辐射的实用方法

    有效,反之亦然,因此,确定传导辐射的来源可以节省花在抑制噪声上的时间和金钱。本文介绍一种将CM辐射DM辐射
    的头像 发表于 06-29 10:49 9103次阅读
    传导<b class='flag-5'>辐射</b>测试中<b class='flag-5'>分离</b>共模和差模<b class='flag-5'>辐射</b>的实用方法

    如何降低dc to dc电路的辐射发射?

    回路面积和环路面积,从而降低辐射发射。 · 滤波的使用:在DC到DC电路的输入和输出端之间添加合适的滤波,如电感、电容器和滤波网络。这些滤波
    发表于 06-12 14:26

    如何降低dc to dc电路的辐射发射?

    回路面积和环路面积,从而降低辐射发射。 · 滤波的使用:在DC到DC电路的输入和输出端之间添加合适的滤波,如电感、电容器和滤波网络。这些滤波
    发表于 06-06 09:21

    带你读懂什么叫辐射发射

    辐射发射RE102试验是军用设备中最难通过一项的试验。这个试验之所以不容易通过,是因为这个指标制定的十分严格。 对电子设备提出RE102要求的目的是防止电子设备在工作时所产生的意
    发表于 05-17 11:50 4194次阅读
    带你读懂什么叫<b class='flag-5'>辐射</b>发射

    辐射发射试验详细概述

    辐射发射(Radiated Emission)测试是测量EUT通过空间传播的辐射骚扰场强。可以分为磁场辐射、电场辐射,前者针对灯具和电磁炉,后者则应用普遍。
    发表于 05-17 11:47 2810次阅读
    <b class='flag-5'>辐射</b>发射<b class='flag-5'>试验</b>详细概述