Netzteile mit EMI-Filter / Ferritperle aufteilen?

Ich bin in einem Projekt, in dem ich einige verrauschte digitale ICs und eine analoge Sensorschaltung haben werde, die ein bisschen rauschfrei sein soll -

Ich benutze einen Buck-Regler, um etwas Strom von einer Lipo-Batterie aufzunehmen.

Wie / was würde ich beim Aufteilen der Versorgung auf analog und digital auswählen, um die beiden Quellen an den Abwärtswandler anzuschließen? -

Können Sie eine dieser "EMI-Filter"-Perlen verwenden, die einen eingebauten Filter haben, oder wie würde ich eine gute Ferritperle für diese Anwendung auswählen? Vielen Dank für Ihre Zeit

Antworten (2)

Sie meinen, Sie wollen, dass das Schaltrauschen auf der Versorgung, das vom DCDC-Wandler (Buck-Regler) und den digitalen Schaltungen verursacht wird, nicht die empfindlichen analogen Schaltungen erreicht?

Dann würde ich persönlich EMI-Filter ignorieren !

Nun, OK, ich würde erst an EMI-Filter denken, nachdem ich zumindest die Vorschläge umgesetzt habe, die ich unten gebe.

Warum?

Da diese nur bei hohen Frequenzen einigermaßen effektiv sind, denken Sie über etwa 10 MHz nach. Außerdem neigen die höheren Frequenzen nicht dazu, so viel durch die Drähte zu wandern wie durch die Luft! . Ein Draht hat etwa 1 nH (nano Henry) pro mm. Ein langer Draht ist also bereits ein Hindernis für jedes HF-Signal.

Der DCDC-Wandler schaltet bei einer viel niedrigeren Frequenz (normalerweise zwischen 50 kHz und 2 MHz), sodass EMI-Filter nur einen Teil des Rauschens unterdrücken. Für das digitale gilt dasselbe, es kann viele Frequenzen auch unterhalb des Bereichs erzeugen, in dem EMI-Filter eine große Wirkung haben.

Hier sind einige Tipps, die effektiver sind:

Wählen Sie einen Erdungspunkt und implementieren Sie ein sternförmiges Erdungsschema , bei dem die digitalen und analogen Erdungen verbunden bleiben, aber deren gegenseitige Beeinflussung minimiert wird. Wenn Sie dieselbe Erde teilen, verursachen die Rückströme lokale, kleine Spannungen in der Erde. Ihr empfindlicher analoger IC mag dies möglicherweise nicht. Die Lösung sind getrennte Masseleitungen/Verbindungen, so dass ein Stromkreis nur die Erdspannungen „sieht“, die er selbst erzeugt hat, und nicht die Spannungen von Erdströmen anderer Stromkreise.

Umgehen und entkoppeln Sie Ihre Versorgung so nah wie möglich an der Quelle des Rauschens. Dies hält die (Strom-)Schleife für hochfrequente Signale kurz und minimiert die Möglichkeit des „Austretens“ von Rauschen.

Verwenden Sie zur Umgehung und Entkopplung mehrere Kondensatoren mit unterschiedlichen Werten parallel. Kondensatoren sind nicht ideal, um idealer mehrere zu verwenden, siehe EEVBlog Daves Video zu diesem Thema .

Ziehen Sie für die analoge Schaltung die Verwendung eines dedizierten LDO (nicht schaltender Spannungsregler) in Betracht, um nur die Versorgung für diese Schaltung herzustellen.

Was Sie tun, ist, hier und da 0-Ohm-Widerstände in die Versorgungsleitungen einzubauen. Wenn sich später herausstellt, dass ein Hochfrequenzproblem vorliegt, haben Sie die Möglichkeit, einen Vorwiderstand oder EMI-Filter (oder nur eine Induktivität) hinzuzufügen, um dies zu lösen Das Thema. Fügen Sie auch (die Option) hinzu, um auf beiden Seiten dieses Null-Ohm-Widerstands einen Kondensator zur Masse hinzuzufügen. Es ist noch nicht nötig, einen Kondensator hinzuzufügen, aber wenn Sie ihn brauchen, wird es einfach sein, einen hinzuzufügen.

Besonders gut gefallen mir deine Gestaltungsrichtlinien. OP, beachten Sie, dass es sehr üblich ist, dass ein Schaltnetzteil eine Versorgungsspannung erzeugt, die etwa 300 bis 1200 mV über dem liegt, was Ihr analoges Gerät benötigt, und dann einen guten LDO (siehe Datenblätter) verwendet, um den Rest zu regeln . Es könnte auch eine gute Idee sein, Datenblätter und Designrichtlinien für Ihr Schaltmodus-SMPS zu vergleichen – Rauschen, das nicht vorhanden ist, muss nicht herausgefiltert werden, und an diesem Punkt möchten Sie wahrscheinlich ein SMPS, das funktioniert eine möglichst hohe Frequenz (am einfachsten induktiv zu filtern), …
… so weit wie möglich von Ihren analogen Schaltungen entfernt (am einfachsten zu vermeidendes Übersprechen). Oh, und machen Sie es Ihrem Netzteil nicht zu schwer – Sie haben normalerweise sowieso nicht die volle Kontrolle über die Rauschumgebung. Wenn Sie also mit analogen Signalen arbeiten, denken Sie daran, sie absichtlich auf die von Ihnen gewünschte Bandbreite zu filtern interessiert sind.
..und wenn weit weg nicht möglich ist, fügen Sie zumindest ein Erdungskabel dazwischen, das als Abschirmung dient.
Danke für deine gut geschriebene Antwort! - Der Teil, um den ich mir am meisten Sorgen mache, ist mein 2,4-GHz-Sender (WIFI), also sieht es so aus, als könnte ich einen Ferrit verwenden - und natürlich brauche ich ein bisschen Filterung am Ausgang des Schaltreglers - Ich denke, ich werde mich um einen kümmern LC-Filter dafür - Nochmals vielen Dank!
+1 alles gute Ratschläge. Ich möchte jedoch auch hinzufügen, dass es wichtig ist, sich daran zu erinnern, dass die Versorgungsschiene auch der Stromrückweg für jedes niedrige Signal ist, das von der digitalen Seite zur analogen Seite oder umgekehrt kommt. Wenn dieser Rückweg durch einen Regler und Filter gehen muss, um zur Quellenversorgung zurückzukehren, kann dies problematisch sein und die Rauschsituation tatsächlich verschlimmern.
Star Point Gründe sind nicht mehr das Allheilmittel, das sie einmal waren; Ich habe das in den letzten 15 Jahren zweimal verwendet (und das stammt aus einer Stichprobe von mindestens 40 Designs); es hängt von den Besonderheiten der Schaltung ab.
@PeterSmith Natürlich brauchen nicht alle Schaltungen eine Sternmasse. Aber ich erwähne es, um ein Bewusstsein für die Rückströme und mögliche Pfade für Stromkreise zu schaffen, die sich gegenseitig stören. Vielleicht arbeiten Sie einfach nicht an (in dieser Hinsicht) empfindlichen Schaltkreisen. Nun sollte sich vielleicht jemand, der nur Schaltnetzteile konstruiert, zur Relevanz der Sternerdung äußern. Ich erwarte, dass eine solche Person die Relevanz sieht.
Verwenden Sie meiner Meinung und Erfahrung nach niemals eine Sternerdung auf einer modernen Leiterplatte. Verwenden Sie eine solide durchgehende Grundplatte. Verwenden Sie eine intelligente Platzierung, um sicherzustellen, dass hohe Masseströme nicht in der Nähe von empfindlichen analogen Schaltungen fließen. Fügen Sie jedoch niemals eine Impedanz zur oder von der Masseebene hinzu.
Die Verwendung mehrerer Kondensatoren mit unterschiedlichen Werten wurde entlarvt oder ist zumindest umstritten. Sie sollten einfach den größten Kondensator in der von Ihnen verwendeten Gehäusegröße verwenden und ihn sehr nahe am Stift platzieren. Es wird sogar über der SRF eine niedrigere Impedanz haben. Ich weiß, dass Dave von EEVlog etwas anderes gesagt hat, aber er hat es versäumt, Layout-Effekte zu berücksichtigen. Ja, die Impedanz steigt über die SRF, aber wenn Sie 1uF und 0,1uF IM GLEICHEN PAKET vergleichen, hat 1uF über das gesamte Spektrum eine niedrigere Impedanz.
@mkeith Sie tun nicht alles, was ich vorgeschlagen habe, das ist Ihre Wahl als Designer. Das bedeutet nicht, dass meine Vorschläge sinnlos oder veraltet oder entlarvt sind. Es hängt alles vom Design ab. Zum Beispiel die Kondensatoren 1uF vs 0,1uF. Für niedrige Frequenzen ist sicher, was Sie sagen, wahr. Aber in einem HF-Design, bei dem es auf ein paar GHz ankommt, möchte ich vielleicht 100 nF- und 100 pF-Kappen. Es sei denn, Sie können mir eine 100-nF-Kappe zeigen, die über 1 GHz gut ist.

Sie können die Spannung, die zum analogen IC geht, mit einem RC (wenn der Strom nicht zu hoch ist) oder einem Ferrit und Kondensator filtern. Idealerweise haben Sie eine Vorstellung davon, was Sie filtern möchten oder was Sie passieren lassen können, um einen Filter zu entwerfen. Manchmal können ein Ferrit und ein Kondensator mit ziemlich hohem Q schwingen. Sie müssen also vorsichtig sein. Ich habe das noch nie gesehen, aber es scheint plausibel und mir wurde gesagt, dass es passieren kann.

Ein anderer Ansatz, der manchmal funktionieren kann, besteht darin, den analogen IC mit einem LDO zu versorgen, der aus dem Buck gespeist wird. Dies würde nur funktionieren, wenn der analoge IC mit einer niedrigeren Spannung betrieben werden kann. Die Idee ist, das Stromversorgungsunterdrückungsverhältnis des LDO ein Filter sein zu lassen.

Das Trennen von Vorräten kann gut sein, aber ich empfehle Ihnen, das Gelände nicht zu trennen.

Es könnte hilfreich sein, wenn Sie uns etwas mehr über Ihre analoge Sensorschaltung erzählen. Was spürt es. Wie empfindlich ist es wirklich?

Nun, eines der lauteren Dinge, die ich habe, ist ein WLAN-Sender (2,4 GHz), also habe ich darüber nachgedacht, so etwas wie einen Murata BLM18HE102SN1 und einen Keramikkondensator zu verwenden, um das Hochfrequenzrauschen zu entfernen, und vielleicht auch eine Perle mit niedrigerer Frequenz in Reihe -
aber würden EMI-Filter "Perlen" auch funktionieren? - Gibt es einen Grund, warum sie als EMI gekennzeichnet sind, was es falsch machen sollte, sie zum Aufteilen von Verbrauchsmaterialien zu verwenden?
Ja. Das meinte ich mit Ferrit. Eine Ferritperle. HF-Sender können wirklich viel Rauschen erzeugen. Stellen Sie sicher, dass Sie das Layout und die Platzierung gut durchdacht haben, und befolgen Sie alle Empfehlungen des WLAN-Anbieters. Es kann eine gute Idee sein, Hochfrequenzkondensatoren an allen analogen Eingängen hinzuzufügen. Das bedeutet Small Caps mit niedriger Impedanz auch bei 2,4 GHz.
Ein 0402 1k Widerstand hat eine höhere Impedanz bei 100 MHz als die meisten Ferritperlen. Und höher als alle 0402 Ferritperlen. Daher können Sie manchmal für Mikrostromkreise mit einem RC anstelle einer Ferritperle filtern.
Netzteile mit EMI-Filter / Ferritperle aufteilen?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 1v