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21 월, 2022 906보기 저자: 체리 셴

EMC 테스트 장비 란 무엇입니까?

파워 뱅크 설계의 주요 설계 과제는 EMI 테스트를 통과하는 것입니다. 전자 엔지니어는 종종 EMI 테스트 실패에 대해 걱정합니다. 회로 EMI 테스트가 여러 번 실패하면 악몽이 될 것입니다. 문제를 해결하고 제품 출시가 지연되는 것을 방지하려면 EMI 연구소에서 XNUMX시간 내내 일해야 합니다. 파워 뱅크와 같은 소비자 제품의 경우 설계 주기가 짧고 EMI 인증 제한이 엄격하기 때문에 EMI 테스트를 원활하게 통과할 수 있도록 EMI 필터를 충분히 추가하고 싶지만 공간을 늘리고 너무 많이 추가하고 싶지는 않습니다. 회로 비용 . 둘 다 하기는 어려울 것 같습니다.

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EMI-9KB_EMI 수신기 시스템

TI 설계 저방사 EMI 부스트 컨버터 참조 설계(PMP9778)는 이러한 솔루션을 제공합니다. 2.7~4.4V 입력 전압, 5V/3A, 9V/2A 및 12V/1.5A 출력 전력을 지원할 수 있으며 보조베터리 애플리케이션에만 적합합니다. 배치 및 레이아웃 최적화를 통해 이 TI 설계는 이전보다 6dB 더 많은 헤드룸을 달성합니다. EN55022 및 CISPR22 클래스 B 방사 테스트. 디자인 과정을 살펴보겠습니다.

중요한 전류 경로 식별
EMI는 높은 순시 전류 변화율(di/dt) 순환으로 시작됩니다. 따라서 설계 초기에 높은 di/dt 임계 경로를 구별해야 합니다. 이러한 목표를 달성하려면 스위칭 전원 공급 장치의 전류 전도 경로와 신호 흐름을 이해하는 것이 중요합니다.

그림 1은 부스트 ​​컨버터 토폴로지와 중요 전류 경로를 보여줍니다. S2가 닫히고 S1이 열리면 AC 전류가 파란색 루프를 통해 흐릅니다. S1이 닫히고 S2가 열리면 AC 전류가 녹색 루프를 통해 흐릅니다. 따라서 전류는 입력 커패시터 Cin을 통해 흐르고 인덕터 L은 연속 전류인 반면 전류는 S2, S1을 통해 흐르고 출력 커패시터 Cout은 맥동 전류(적색 루프)입니다. 따라서 빨간색 루프를 임계 전류 경로로 정의합니다. 이 경로는 가장 높은 EMI 에너지를 갖습니다. 배치하는 동안 우리는 그것으로 둘러싸인 면적을 최소화해야 합니다.

EMC 테스트 장비 란 무엇입니까?

그림 1 부스트 컨버터의 임계 전류 경로

높은 di/dt 경로에 대한 루프 영역 최소화
그림 2는 TPS61088의 핀 구성을 보여줍니다. 그림 3은 TPS61088의 주요 전류 경로 레이아웃의 예를 보여줍니다. NC 핀은 장치 내부에 연결이 없음을 나타냅니다. 따라서 PGND에 연결할 수 있습니다. 전기적으로 두 개의 NC 핀을 PGND 접지면에 연결하면 열 발산이 촉진되고 리턴 경로의 임피던스가 감소합니다. EMI 관점에서 61088개의 NC 핀을 PGND 접지면에 연결하면 TPS3의 VOUT 및 PGND 평면이 서로 더 가까워집니다. 이렇게 하면 출력 커패시터를 더 쉽게 배치할 수 있습니다. 그림 0603에서 볼 수 있듯이 1 0402-UF(또는 1 XNUMX-UF) 고주파 세라믹 커패시터 COUT_HF를 VOUT 핀에 최대한 가깝게 배치하면 높은 di/dt 루프의 면적이 가장 작아집니다.

EMC 테스트 장비 란 무엇입니까?

그림 2 TPS61088 핀 구성

EMC 테스트 장비 란 무엇입니까?

그림 3 TPS61088 주요 경로 레이아웃 예

접지면에서 10미터 거리에 있는 높은 di/di 루프의 최대 전기장 강도는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.

EMC 테스트 장비 란 무엇입니까?

그림 4는 COUT_HF가 있거나 없는 방사 EMI 결과를 보여줍니다. 동일한 테스트 조건에서 복사된 EMI는 COUT_HF를 사용하여 4dBuV/m만큼 향상됩니다.

EMC 테스트 장비 란 무엇입니까?

그림 4. COUT_HF가 있거나 없는 방사 EMI 결과

임계 경로 아래에 접지면 배치
트래킹 인덕턴스가 높으면 방사 EMI가 좋지 않습니다. 자기장 강도는 인덕턴스에 비례하기 때문입니다. 임계 트레이스의 다음 레이어에 고정 접지면을 배치하면 이 문제를 해결할 수 있습니다.

표 1은 다양한 PCB 보드에 대한 주어진 트래킹 인덕턴스를 제공합니다. 신호층과 접지면 사이에 절연 두께가 0.4mm인 1.2층 PCB의 경우 트래킹 인덕턴스가 2mm 두께의 XNUMX층 PCB에 대한 트래킹 인덕턴스보다 훨씬 작다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 임계 경로에 가장 짧은 고정 접지면을 배치하는 것이 EMI를 줄이는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다.

그림 5는 2층 PCB와 4층 PCB에 대한 방사 EMI 결과를 보여줍니다. 동일한 레이아웃과 동일한 테스트 조건을 기반으로 10레이어 PCB에서 방사 EMI를 4dBuV/m 향상시킬 수 있습니다.

EMC 테스트 장비 란 무엇입니까?

그림 5 2층 PCB와 4층 PCB의 방사 EMI 결과

RC 버퍼 추가
방사 수준이 여전히 필요한 수준을 초과하고 레이아웃을 더 이상 개선할 수 없는 경우 TPS61088 SW 핀에 RC 스너버 및 전원 접지를 추가하면 방사 EMI 수준을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. RC 스너버는 스위치 노드와 전원 접지에 최대한 가깝게 배치해야 합니다. 이는 SW 전압 루프를 효과적으로 억제할 수 있으며, 이는 방사 EMI가 링잉 주파수에서 개선됨을 의미합니다.

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