鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年11月12日
高速數字電路電源系統的電磁兼容研究
圖1共模與差模干擾示意圖
2電源系統的電磁干擾類型造成電源干擾復雜性的第二個原因是干擾表現的形式很多,從持續期很短的尖峰干擾直至電網完全失電,其中也包括了電壓的變化(如電壓跌落、浪涌和中斷)、頻率變化、波形失真(包括電壓和電流的)、持續噪聲或雜波,以及瞬變等。我們根據國內外的抗擾度測試的一系列標準和實際應用中常常出現的問題,總結了電源干擾的常見起因,如表1所示。
3電磁干擾的途徑從電磁兼容標準來說,電磁干擾基本上被分成傳導噪聲和輻射噪聲。這也是一種直觀分類,一種是接觸性的干擾,一種是非接觸性。電磁干擾就其實際作用于電路的機理有四種傳輸方式:傳導耦合,電磁場耦合,磁場耦合和電場耦合,如圖2所示。
圖2耦合方式
抗干擾措施因為直流穩壓電源既是一個敏感器件也是一個噪聲源,因此我們就有如下的濾波策略:一個是對電源系統的前端入口處進行濾波。因為外界對電源系統的影響基本上都是通過入口的電源線引入到電源系統中的。無論是傳導噪聲,還是輻射噪聲都是會耦合到電源線上。因此,該處的濾波要精心處理。二是電源系統的出口,一般來說,這里不應該有太多問題,因為我們選擇和設計電源時,都要基于一定的參數和性能指標。但是為了解如何能夠達到最佳的電源性能,需要考慮出口的濾波性能。如圖3所示是對所有可能噪聲干擾路徑的噪聲抑制的方法。這就分成兩種方法,一種是EMI濾波器,一種是屏蔽。屏蔽更多是涉及到機殼整體的機械結構設計,往往對系統的布局布置有更多考慮。從電路設計的角度,我們更多的是要考慮EMI濾波器。因為更為廣泛的干擾都是從線路上溢出或是從線路上的耦合中產生的,因此在線路上的濾波對輻射的抑制效果更明顯一點。
圖3抗干擾措施
電源系統的板級電磁兼容設計在電源設計中的一個重要環節就是電源系統的板級電路設計問題,這也是從電源技術的選擇、電源架構的搭建、電源器件的定型,以及電源濾波的設計等一系列的概念設計(原理設計)問題走向了最終的物理實現(pCB設計)的過程。在設計數字電路系統中,我們要通過電源分配系統(powerDistributionSystem)達到兩個基本的目的:為數字信號轉換提供穩定的電壓參考,為所有邏輯器件分配電源。在實際的電路設計中,要達到這兩個目的已經越來越復雜了。在高速數字電路系統中,信號完整性問題變得非常的突出。一個非常重要的問題就是電源分配系統的軌道塌陷(RailCollapse)。由于電源技術呈現出低電壓、開關電源開關頻率高頻化等一些不利于解決信號完整性的狀況,電源完整性被作為一個新的研究方向被提了出來。通常電源完整性問題主要有兩個途徑來解決:優化電路板的層疊設計及布局布線和增加去耦電容。下面主要介紹增加去耦電容的方法。
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