1、PCB布局
工程師的PCB布置工作必須圍繞機(jī)械尺寸和限制(如連接器位置及禁區(qū)等)來(lái)進(jìn)行。
如果一個(gè)PCB允許雙面組裝,則確保良好EMC性能的有效方法是讓DC / DC變換器遠(yuǎn)離連接器,且放置在PCB的另一面。這樣可以最大程度地避免噪聲耦合到線束中,從而消除了輸入濾波器的影響。輸入濾波器模塊應(yīng)放置在靠近連接器且遠(yuǎn)離DC / DC的位置,以免將噪聲引入濾波器電感。
如果無(wú)法做到這一點(diǎn),則應(yīng)采用局部屏蔽罩,遮蔽DC / DC變換器模塊(包括變換器IC、電感和輸入電容)。添加屏蔽罩會(huì)增加設(shè)計(jì)成本,但可以幫助節(jié)省過(guò)濾組件,而6且通常也用于區(qū)分設(shè)計(jì)是否符合EMC標(biāo)準(zhǔn)。如果LED照明解決方案需要金屬散熱片來(lái)散熱,則可以將其用作屏蔽罩。此時(shí)有兩種可能的場(chǎng)景:
散熱片上有許多很好的GND連接點(diǎn)可減少輻射,保護(hù)設(shè)備不受干擾。
散熱片與GND的連接不好(比如,只有1個(gè)接觸點(diǎn)),因此屏蔽效果較差,甚至可能起到貼片天線的作用。在這種情況下散熱片與GND連接部位可增加鐵氧體磁珠來(lái)增強(qiáng)設(shè)計(jì)抗干擾能力。
當(dāng)LED負(fù)載與驅(qū)動(dòng)器板不在PCB的同一面時(shí),較長(zhǎng)的負(fù)載線(> 10cm)將產(chǎn)生過(guò)多的噪聲。為了緩解這種狀況,可以在輸入端使用共模扼流圈。但更簡(jiǎn)單的解決方案是在VIN線纜連接和GND線纜連接處放置兩個(gè)鐵氧體磁珠(見(jiàn)圖1)。當(dāng)傳導(dǎo)發(fā)射頻率在50MHz至108MHz之間時(shí),在兩根負(fù)載線纜上都添加輸出濾波將有助于降低輻射發(fā)射。
圖1: 帶遠(yuǎn)程負(fù)載的LED驅(qū)動(dòng)器輸入濾波器優(yōu)良設(shè)計(jì)
2、巧妙布局
規(guī)劃PCB布局后,必須考慮DC/DC變換器開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)路由問(wèn)題。
汽車(chē)照明對(duì)于安全非常關(guān)鍵,所以維持LED驅(qū)動(dòng)器電路低EMI,抗干擾性強(qiáng)是非常重要的。滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的LED設(shè)計(jì),必須在不受干擾的情況下,具有一定的亮度與穩(wěn)定性。
大多數(shù)LED驅(qū)動(dòng)器IC都采用恒流方法,而且還可能用到電流采樣電阻。還有一些先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)器有多條進(jìn)入IC的走線,這些走線可能吸收噪聲并影響性能(例如溫度感測(cè)或調(diào)光)。
將這些走線盡可能布在電路板的內(nèi)層,并在外層用銅材料屏蔽。如果采用2層PCB板,可以在頂層和底層之間短距離交替走線。這種方法減少了每條走線的長(zhǎng)度,使電路板不受高頻干擾的影響,也避免了在兩層板上都對(duì)GND平面做長(zhǎng)切口。參考GND平面上的切口會(huì)增加阻抗,根據(jù)切口尺寸的大小不同會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲。
圖2: 2層板上的長(zhǎng)距離布線
在小型電路板上,組件之間距離更近,走線更多,因而通常利用通孔進(jìn)行走線(見(jiàn)圖3)。此時(shí)需要確保通孔之間有足夠的空間可以放置GND銅層,同時(shí)避免大的切口。許多板布局都存在這個(gè)錯(cuò)誤,當(dāng)大切口靠近DC / DC模塊時(shí)尤其危險(xiǎn)。
圖3: 通過(guò)通孔連接不同板層
3、半導(dǎo)體制造商通過(guò)改進(jìn)技術(shù)來(lái)改善EMC
最近幾年半導(dǎo)體制造商們開(kāi)始思考如何提高電路EMC性能,同時(shí)增加DC/DC功率及效率。
擴(kuò)頻頻率調(diào)制技術(shù)(FSS)有時(shí)也稱(chēng)為抖動(dòng),它可以將基本開(kāi)關(guān)頻率的能量擴(kuò)展到具有較低峰值的較寬頻帶上。采用這種技術(shù),變換器可以在AM頻段內(nèi)切換,同時(shí)通過(guò)EMC測(cè)試。當(dāng)變換器在AM頻段以上切換時(shí),還可以降低FM頻段中輻射的噪聲。
對(duì)變換器EMI進(jìn)行改進(jìn)的另一種方法就是在封裝中增加去耦電容器。這不但能減少BOM成本而且還能通過(guò)最小化電容器與開(kāi)關(guān)間寄生電感來(lái)達(dá)到有效去耦的目的。
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