Arhitectura “Silent Switcher” de la Linear Technology reduce cu mult emisiile EM.
Acesta este un articol arhivat și care a fost publicat în trecut 04.01.2018. Este posibil ca unele informații să nu mai fie de actualitate în raport cu evoluția tehnologică actuală. Vă rugăm să ne contactați în cazul în care sunteți interesat.
Funcționează?
Prima generație de arhitectură “Silent Switcher” folosită în IC LT8614, LT8640, și LT8641 reduce emisiile EM cu:1. design structură internă IC și pini așezați corespunzător
2. amplitudini bine controlate
3. placă cu circuit imprimat (PCB) corect proiectată, care minimalizează zona de “hot loops” de pe PCB
4. minimalizarea impedanței GND pe PCB
5. comutarea frecvenței în modularea spectrului extins
Versiunea îmbunătățită „Silent Switcher 2“ implementată în IC LT8609S, LT8640S, LT8643S, LT8645S merge chiar mai departe:
1. IC conține un plan de masă intern și folosește stâlpi de cupru în loc de fire de legătură
2. IC integrează condensatoarele conectate la pinii BST și INTVcc, minimalizând și mai mult zona de "hot loop"
Cum sunt marginile de urcare /coborâre asociate cu spectrul de semnal?
O altă sursă de energie de înaltă frecvență (hf) apare la margini. Forma de undă poate arăta așa:
Timpul de urcare și de coborâre este în intervalul de ns, însă primul circuit al acestei serii, LT8614, comutează marginile aproape fără a suna.
Cu cât sunt mai abrupte marginile de comutare, semnalul conține mai multe componente de înaltă frecvență. Cu cât este mai înaltă frecvența, este necesară o antenă mai scurtă pentru emisii eficiente. Nu adăugăm intenționat antene în circuit, însă multe dintre structurile folosite ca parte a sistemului sau a PCB-ului sunt antene.
Dar și așa:
Radiații de la Regulatorul de tensiune în comutație
Radiațiile pot apărea atât în modul diferențial cât și în cel comun.În modul diferențial, radiațiile sunt rezultatul funcționării normale a circuitului și apar datorită curentului care circulă prin buclele formate de conductorii circuitului. Aceste bucle acționează ca mici antene ce radiază câmpuri predominant magnetice. Deși aceste bucle de semnal sunt necesare pentru funcționarea circuitului, dimensiunea și locația lor trebuie controlate în timpul procesului de proiectare pentru a minimaliza radiațiile.
În modul comun, radiațiile apar din cauza paraziților din circuit și rezultă din căderile de tensiune din conductori. Curentul care circulă prin impedanța la sol produce o cădere de tensiune. Atunci când cablurile sunt conectate la sistem, ele sunt alimentate de acest potențial la sol din modul comun, formând antene, ce radiază câmpuri predominant electrice. Din cauza faptului că acestei impedanțe parazite nu sunt adăugate în sistem în mod intenționat sau menționate în documentație, radiațiile din modul comun sunt deseori mai greu de înțeles și de controlat.
De ce să minimalizăm zona de “Hot Loops”?
Un alt “hot loop” este circuitul de amplificare.
Spectrul se aplică pentru intervalul de frecvențe în care perimetrul buclei este mai mic de ¼ din lungimea de undă.
De exemplu: Lungimea de undă pentru frecvența 1Ghz (limita de sus pentru măsurarea emisiilor radiate în timpul testelor EMC) este Lambda=c/f=3e8/1e9=0,3m => Lamdba/4=75mm. Perimetrul de buclă pe un PCB este de obicei mai mic de 75 mm, spectrul emisiilor de radiații pentru modul diferențial se aplică pentru o astfel de buclă.
Marginile de comutare abrupte sunt necesare pentru funcționarea normală a IC-ului; singura metodă de a minimaliza radiațiile este de a minimaliza zona de buclă prin proiectarea corectă a PCB-ului.
Curentul ce trece prin “hot loop” creează o antenă buclă. Pentru un perimetru de buclă mai mic de ¼ din lungimea undei, intensitatea maximă a câmpului electric apare paralelă cu bucla.
E=K1 f2 A I_dm
• f – frecvența de comutare și armonicele lor
• I_dm – curentul ce trece prin buclă
• A – zona de buclă
Atunci când combinăm spectrul de frecvență al semnalului trapezoidal cu caracteristicile de frecvență ale antenei buclă (f2 -> 20 log f2 = 40 log f => 40db/dec) obținem spectrul de frecvență al radiațiilor din modul diferențial.
E=K1 f2 A I_dm
• f – frecvența de comutare și armonicele lor
• I_dm – curentul ce trece prin buclă
• A – zona de buclă
Atunci când combinăm spectrul de frecvență al semnalului trapezoidal cu caracteristicile de frecvență ale antenei buclă (f2 -> 20 log f2 = 40 log f => 40db/dec) obținem spectrul de frecvență al radiațiilor din modul diferențial.
Spectrul se aplică pentru intervalul de frecvențe în care perimetrul buclei este mai mic de ¼ din lungimea de undă.
De exemplu: Lungimea de undă pentru frecvența 1Ghz (limita de sus pentru măsurarea emisiilor radiate în timpul testelor EMC) este Lambda=c/f=3e8/1e9=0,3m => Lamdba/4=75mm. Perimetrul de buclă pe un PCB este de obicei mai mic de 75 mm, spectrul emisiilor de radiații pentru modul diferențial se aplică pentru o astfel de buclă.
De ce să minimalizăm impedanța GND?
Curenții ce trec prin impedanța GND crează căderi de tensiune. Atunci când frecvența crește, crește și impedanța datorită inductanței track-urilor GND. Atunci când antena este conectată la GND, apare problema cu EMC. Astfel de antene pot fi modelate ca scurt dipol.Intensitatea câmpului electric E = K2 f L I_cm
• f – frecvența de comutare și armonicele acestora
• I_cm – curentul antenei
• L – lungimea antenei
Atunci când combinăm spectrul de frecvențe ale semnalului trapezoidal cu caracteristicile de frecvență ale antenei, obținem spectrul de frecvențe ale radiațiilor din modul comun.
Dacă intensitatea câmpului electric creat de emisiile din modul diferențial este aceeași ca pentru modul comun, atunci K1 f2 A I_dm = K2 f L I_cm. Rezolvând I_dm/I_cm, obținem
I_dm/I_cm=K2 L/ K1 f A = 48e6 L/f A [Henry W. Ott, Electromagnetic Engineering Compatibility]
pentru f=100MHz, perimetrul buclei 40mm => A=127,3mm2=127,3e-6m2,și lungimea cablului (antenei) 1m I_dm/I_cm= 3770
Cu alte cuvinte, mecanismul radiațiilor din modul comun este mult mai eficient decât mecanismul radiațiilor din modul diferențial.
Pentru a minimaliza radiațiile din modul comun, trebuie să minimalizăm impedanța GND.
Cum ne ajută Spread Spectrum?
Pentru mai multe informații cu privire la produsele Linear Technology, vă rugăm să ne contactați la info@soselectronic.ro
Caracteristici:
- Emisii EM foarte joase
- Modulare frecvență cu spectru extins
- Eficiență de până la 95% la 1MHz, și de până la 94% la 2MHz
- Interval larg pentru tensiunile de intrare: de la 3V la 65V (LT8641, LT8645S), de la 3,4 la 42V (LT8614, LT8640, LT8609S, LT8640S, LT8643S)
- Curenți de ieșire: LT 8609S 2A, LT8641 3,5A LT8614 4A, LT8640 5A, LT8640S și LT8643S 6A, LT8645S 8A
- Conceput pentru a se conforma AEC-Q100: LT8609S, LT8641, LT8640, LT7640S, LT8645S
Do not miss these articles
Vă plac articolele noastre? Dacă da, atunci nu ratați nici unul! Nu trebuie să vă faceți griji în privința modului de livrare. Ne vom ocupa noi de tot pentru dvs.
