附錄 A

　　用于磁場屏蔽的材料

　　鋁盒和銅盒常用來實現(xiàn) RF 屏蔽，以防止不想要的信號進入敏感電路。這類屏蔽盒不會與磁場耦合，尤其是面對工作臺測試中所遇到的低頻時。薄的不銹鋼盒 （即使內裝銅盒或鋁盒） 不會使磁場得到足夠的衰減。人們需要的是一種具備很高磁導率的材料，必須使磁通線在電路周圍改變方向，而不是允許磁通線通過電路。常見方法是采用多層相互之間由空氣隙隔開的屏蔽材料。每一層都幫助衰減磁場強度，同時在層之間設置一定的距離以進一步降低場強。問題在于需要嘗試著考慮各種材料的磁導率以及確定充分屏蔽電路免受磁場影響所需的厚度和配置。簡單的不銹鋼盒會需要極厚的盒壁 （估計至少為 1/2’’ 厚），以提供足夠的屏蔽。這會要求定制的焊接鋼盒，這種鋼盒一旦放置在實驗臺上，可能就永遠也不會挪動了，因為太重。視合金材料的不同而不同，鋼的相對磁導率在 400 至 2000 之間，而銅和鋁則非常接近 1。

　　具備極高磁導率的材料是實現(xiàn)屏蔽所需要的。Mu Metal 等高磁導率鎳合金在成型并經(jīng)過恰當退火后，具備 20，000 至 50，000 的相對磁導率。Mu Metal 供應商 Magnetic Shield 公司提供由 3 個嵌套圓筒形容器組成的測試箱，可以將敏感電路放入箱內，以避免磁耦合問題。這種測試箱很昂貴，不過卻是一種實現(xiàn)磁屏蔽的簡便解決方案。如果自己制作屏蔽盒沒什么問題，就可以購買 Mu Metal 板，按照自己的要求切割制作。建議使用較厚的板，以實現(xiàn)最佳屏蔽，避免材料飽和及磁場侵入問題。一定要注意，制作完成后，相對磁導率會下降，而且材料必須在富氫環(huán)境中恰當?shù)赝嘶稹?/p>

　　另一種可能的材料是無定形合金，稱為 Metglas。Metglas 不像 Mu Metal 那樣是大塊板形材料，可供切割和制作，而是兩英寸寬、0.8 密爾厚的帶狀材料。使用這種材料時，將其重疊纏繞在電路板上，重疊層數(shù)以足夠防止不想要的磁場進入電路板為準。磁場穿透的深度往往僅為材料中任何小孔直徑的一倍，Metglass 合金視類型不同而不同，比 Mu Metal 的相對磁導率高得多。我們嘗試使用了 Metglas 2705M，這種材料澆鑄完成后，無需在富氫環(huán)境中用特殊方法退火，就可提供 290，000 的相對磁導率。如果使用退火箱，那么 Metglas 2714A 提供高達 1，000，000 的相對磁導率。用 Metglas 實現(xiàn)屏蔽的問題在于 0.8 密爾的厚度，較薄的帶狀 Metglas 更易于飽和，需要多層纏繞才能實現(xiàn)有效屏蔽。

　　附錄 B

　　控制高頻開關尖峰

　　一些最新開關模式電源電路與其前幾代相比，開關轉換速度快得多。轉換速度提高有很多好處，例如效率提高、外部組件更小等。與這些快速轉換邊沿相伴而來的難題在于，需要最大限度減小加給及進入敏感電路的有關尖峰。

　　現(xiàn)在，開關轉換速度已經(jīng)提高，同時諧波分量頻率從數(shù)十 MHz 達到了接近 1GHz。RF 領域設計師將意識到處理這些信號的難處。在這么高的頻率上，組件寄生效應起主導作用，走線成了傳輸線，還出現(xiàn)了針對電路板周圍發(fā)送和接收能量的天線。高頻分量通過兩種方式注入線性穩(wěn)壓器輸出：傳導和磁耦合。在 RF 領域解決這個問題可以得到最好的效果。

　　傳導信號進入穩(wěn)壓器并到達穩(wěn)壓器輸出。線性穩(wěn)壓器本身不能主動抑制任何這類信號，穩(wěn)壓器的單位增益帶寬通常最大為 1MHz。穩(wěn)壓器從輸入到輸出有寄生電容，使高頻分量能夠通過寄生電容傳播。在這些頻率上，寄生電感和電阻減弱了輸出電容器的作用。

　　控制傳導尖峰的最佳方式是在穩(wěn)壓器輸入端使用鐵氧體珠。在穩(wěn)壓器工作頻率范圍內，鐵氧體珠提供低損耗通路。隨著頻率上升到超出這個范圍，鐵氧體珠阻抗提高，因此限制了高頻能量的通過。

　　像控制傳導通路一樣，控制輻射信號通路以避免輻射信號到達輸出也需要注意細節(jié)。鐵氧體珠不會阻止輻射能量耦合進穩(wěn)壓器輸出。屏蔽是一種好方法，有助于最大限度減少耦合進線性穩(wěn)壓器輸出的高頻輻射分量。此外，在受高頻信號影響的組件之間提供隔離可以降低場強。

　　考慮一下高頻信號進入輸出的兩條途徑，有助于為敏感電路設計出噪聲最小的電源。鐵氧體珠、屏蔽和距離相結合，將提供最佳的總體抑制。線性穩(wěn)壓器及其輸出電容器應該用恰當?shù)牟牧掀帘危⒎胖迷谖锢砩暇?a target="_blank">開關電源熱回路很遠的地方。線性穩(wěn)壓器的輸入電容器應該位于靠近開關電源的地方，而不是靠近線性穩(wěn)壓器。兩至 3 英寸的距離足夠減弱與通過電容器的 AC 電流有關的場。最后，鐵氧體珠應該放置在開關電源和穩(wěn)壓器之間。鐵氧體珠放在輸入電容器和穩(wěn)壓器之間沒有有害影響。圖 B1 顯示電路連接原理圖，圖 B2 突出顯示了詳細的結構信息。

　　圖 B1

　　圖 B2

　　本文作者： Todd Owen Amit Patel 凌力爾特公司高級 IC 設計工程師

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