Reduzierung von abgestrahlten und geleiteten EMI

Ich habe einen Schaltregler, der mit einer Schaltfrequenz von 260 kHz arbeitet und 28 VDC auf 3,3 VDC herunterschaltet. Der Ausgang des Schaltreglers liefert in den ersten 5 Minuten beim Einschalten einen Strom von bis zu 1 A, dann fällt er auf mehrere mAs ab. Können Sie eine Ergänzung oder Änderung der Schaltung vorschlagen, um die abgestrahlte und geleitete EMI am Eingang zu verbessern?
Ich habe das Halbleiterlayout von Ti / National befolgt, um die EMI-Erzeugung zu verringern und die Welligkeit am Eingang im Datenblatt zu verbessern. Alle anderen Vorschläge werden geschätzt. Etwas mehr über die Schaltung: Am Eingang verwende ich eine TVS-Diode, um große Spannungsspitzen zu klemmen. DS1 ist für den Verpolungsschutz. Die Kombination aus (Q1, R0, DZ1) begrenzt die Spannung auf etwa 30 V für große Eingangsspannungsspitzen.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe direkt neben Pin7 eine zweite Cbps-Kappe hinzugefügt und die positive Co-Leitung abgetastet. Die resultierende Wellenform ist unten dargestellt. Basierend auf dem Klingelrauschsignal entspricht eine Periode von 5,6 ns F = 178 MHz Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

0,1 uF hinzugefügt

Haben Sie Grund zu der Annahme, dass abgestrahlte und leitungsgebundene EMI bei dieser Schaltung ein Problem darstellen? Machen Sie sich Sorgen über behördliche Auflagen oder über Interferenzen mit anderen Schaltkreisen?
@NickAlexeev Entschuldigung für die Bilder, ich glaube, ich habe sie jetzt repariert. Ich konnte keine Option zum Hochladen finden, nur Links.
@JohnD ja, ich mache mir Sorgen um den Test von Regulierungsproblemen, insbesondere den DO160.
Ich verstehe. Eine Sache, die Sie tun könnten, wäre, einen kleinen RC-Snubber auf dem Switch-Knoten hinzuzufügen. Dies würde das Überschwingen reduzieren und die Flanken verlangsamen, um EMI auf Kosten der Effizienz zu reduzieren. Sie könnten Platzhalter für R und C setzen und mit den Werten experimentieren, sobald Sie Hardware haben.
Ich habe nicht genug Erfahrung mit EMI-Tests, um viel zu sagen. Ihre Verwendung von "Wagenrädern" für Komponentenpolster ist mir neu. Ich habe sie nur für Vias angetroffen. Aber es scheint mir, dass die Verwendung von Wagenrädern den Nutzen der Inseln, die Sie haben (z. B. L1 bis C1), zunichte macht. Warum verbinden Sie es nicht einfach mit einer einzigen dicken Spur, um die Möglichkeit von Mini-Hochfrequenzantennen auszuschließen? Die unnötig scharfen Ecken fallen mir ein. Sind Wagenräder auf Bremsbelägen für andere Profis üblich? In diesem Fall sehe ich nicht, dass sie viel tun, um die Lötbarkeit zu verbessern, aber vielleicht ist das eine MIL-SPEC, mit der ich nicht vertraut bin.
@lm317 Die Wagenräder, auch bekannt als thermische Entlastungsverbindung, sind für die Lötbarkeit unerlässlich. Ohne thermische Entlastung haben Sie Kaltlötstellen und wenn Sie von Hand löten, brauchen die Pads viel länger zum Aufheizen, Sie könnten dabei das Bauteil beschädigen.
@ Rocky79 Für einige Pads wie das rechte von C1 stimme ich der Notwendigkeit von thermischen Entlastungen zu. Aber wie ich schon sagte, zwischen C1 und L1, ich denke, Sie könnten einfach eine einfache Spur haben (viermal so breit wie eines Ihrer thermischen Reliefs) und den Rest des Raums für mehr Boden nutzen. Die Strominsel zwischen C1 und L1 ist so kurz, dass nicht viel Spannung darüber abfallen kann. Es wird auch während des Lötens nicht viel Wärme benötigt. Wenn Sie dem zustimmen, warum dann nicht aufräumen, falls es sich um eine Antennenquelle handelt? Dasselbe würde von L1 zu DS2/CB gelten.
@lm317, ich habe dieses Thema weiter recherchiert und realisiert. 1-Es sind keine thermischen Entlastungspads über das Handlöten hinaus erforderlich, da der Reflow-Ofen alle Leiterbahnen auf die gleiche Temperatur bringt. 2-Ich muss die Spurbreite reduzieren und eine direkte Verbindung herstellen, wie Sie vorgeschlagen haben. Eine Leiterbahnbreite von 122 mil ist mehr als genug für den Strom, der durch die Induktivität fließt. Danke schön!
@ Rocky79 mit der 120-MHz-Spitzenresonanz wäre auch ein niedriger ESL von 1000 pF ideal zum Hinzufügen gewesen. Auch wenn mein Kommentar etwas spät kommt
@TonyStewart.EEsince'75 danke für deinen Kommentar. Es kann für andere nützlich sein.

Antworten (1)

Aus Sicht der leitungsgebundenen Emissionen gibt es eine Reihe von Dingen, die Sie tun können, um Ihre Chancen zu verbessern, die DO160-Anforderungen für leitungsgebundene und abgestrahlte Emissionen einzuhalten.

Eine Sache, die erwähnenswert ist, Ihr Fernseher am Eingang liegt bei 600 V. Ist das richtig oder nur ein Platzhalter?
Diese werden normalerweise so eingestellt, dass ihre Nennspannung ungefähr dem maximalen Wert entspricht, den Sie sehen würden. Für 28 V können es bis zu 32 V sein (Transienten können bis zu 80 V betragen).

Das erste, was Sie zu schätzen wissen müssen, ist, dass Ihre Schaltfrequenz von 260 kHz innerhalb des leitungsgebundenen Bands (150 k --> 152 MHz) liegt, sodass Sie sofort Bedenken haben.

Ihre nächste Sorge ist die Schaltgeschwindigkeit des FET im LM2675 (wird nicht erwähnt).

Das Ziel besteht darin, dem 28-V-Bus eine Impedanz zurückzugeben, die diese höheren Frequenzen bevorzugt über das Chassis übertragen werden.

Angenommen, GND ist das Nicht-Chassis und Sie haben eine Chassis-Verbindung zur Verfügung, und dies gilt auch nicht für ein Airfix-Flugzeug, bei dem eine Kapazitätsbeschränkung für das Deck besteht:

Ein 28-V-Bus-EMV-Filter ist erforderlich und idealerweise eine lokale Filterung in der Nähe des Schaltgeräts

Einzelner CM-Filterabschnitt (HINWEIS: XFMR-Symbol wird verwendet, da keine CM-Drossel verfügbar war)

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

CM- und Diff-Stufe.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Die tatsächlichen Werte hängen von Ihrem spezifischen Spektrum in Bezug auf die DO160-Kurve der leitungsgebundenen Emissionen ab.

Das nächste Problem ist der Switcher und wie man die schnellen Transienten mildert, die aufgrund der Schaltflanken des eigentlichen PowerSwitch auftreten.

Sie möchten dem Umschalter eine gewisse Impedanz auf seinen Schienen präsentieren, damit der Kreisstrom nicht über die Versorgung fließen möchte

Eine Auswahl an Entkopplungskondensatoren in unmittelbarer Nähe des ICs ist erforderlich. Die Verwendung von FERRITEN auf 28_int:0V_Int (nach der EMV) hilft weiter, die höheren Frequenzen aufgrund der Schaltflanken zu blockieren (beachten Sie, dass die 1-Ampere-Abnahme über diese Ferrite erfolgt).

Strahlung ist etwas kniffliger und je nachdem, ob Sie ein Vollmetallgehäuse haben, Chassis an Masse gebunden, in diesem Fall sind sie weniger besorgniserregend

Hallo JonRB, vielen Dank. Das war sehr hilfreich. Was ist ein guter Anfangswert für den Gleichtaktfilter, wenn wir uns für Cat T für die leitungsgeführte Suszeptibilität entscheiden? Wie sieht es mit den Ferritperlen aus?
CatT für durchgeführt? CatT ist mit dem Standort verbunden und unterliegt Salznebel (ist dies für Fahrwerk oder Geschwindigkeits- / Altsensor;) ) Als Ausgangspunkt ... 150 uH für das CM sind ein guter Punkt, aber Sie müssen ein grobes Spektrum nehmen Messung (höhere Ausrüstung für den Tag für eine Idee) . Die Diff-Drosseln können die Ferrite sein, die den Umschalter speisen. Das Problem ist, dass Ihre Last unbekannt ist und sich wieder einkoppeln kann, sodass Sie auch Ferrite und Kappen am Ausgang benötigen (denken Sie an die Impedanz zurück auf die 28-V-Leitung). Denken Sie auch an die 80-V-Überspannung an den 28-V-Übrigen (Abschnitt 16.6.2.3) bezüglich Ihrer Prereg/Vclamp & TVS
Hallo Jon, Cat S ist realistischer, aber frühere Systeme haben aus irgendeinem Grund CatT verwendet. Ich habe die Wellenform des Schaltbereichs am Eingangsanschluss hochgeladen. Ich habe eine zweite Kappe Cbps direkt neben Pin7 hinzugefügt und die positive Co-Leitung abgetastet, die resultierende Wellenform ist oben gezeigt. Basierend auf dem Klingelrauschsignal entspricht eine Periode von 5,6 ns F = 178 MHz. Glauben Sie, dass 100 pF ausreichen, um das HF-Rauschen zu eliminieren?
JonRB, ich verstehe Ihre vorgeschlagene Verbindung zur Eingabe nicht. Sie haben das TVS vom Minuspol an die Masse angeschlossen. Sollte nicht vom Pluspol zum Minuspol sein? Können Sie bitte klarstellen.
@ 100pF ... möglicherweise ja. ~ das TVS zum Chassis. Der Grund, warum es sich an den +ve- und -ve-Anschlüssen befindet, ist, dass der -ve-Batterieanschluss nicht mit dem Chassis verbunden ist und daher Schlagpotentiale (positiv und negativ) erfahren kann. Sie sollten einige Informationen darüber haben, welche Schlageigenschaften (Versorgungsimpedanz, Wellenformtypen usw.) vorhanden sind. Der Hauptpunkt war, dass die angezeigte ursprüngliche Spannung nicht angemessen war
Der Grund für das 600-V-TVS liegt darin, dass dieses Gerät unter CAT A für Spannungsspitzen eingestuft wird. was bedeutet, dass die maximale Spannungsspitze gemäß Abschnitt 17, Abbildung 17-1, 600 VDC beträgt.