1、PCB布局
工程師的PCB布置工作必須圍繞機械尺寸和限制(如連接器位置及禁區等)來進行。
如果一個PCB允許雙面組裝,則確保良好EMC性能的有效方法是讓DC / DC變換器遠離連接器,且放置在PCB的另一面。這樣可以最大程度地避免噪聲耦合到線束中,從而消除了輸入濾波器的影響。輸入濾波器模塊應放置在靠近連接器且遠離DC / DC的位置,以免將噪聲引入濾波器電感。
如果無法做到這一點,則應采用局部屏蔽罩,遮蔽DC / DC變換器模塊(包括變換器IC、電感和輸入電容)。添加屏蔽罩會增加設計成本,但可以幫助節省過濾組件,而6且通常也用于區分設計是否符合EMC標準。如果LED照明解決方案需要金屬散熱片來散熱,則可以將其用作屏蔽罩。此時有兩種可能的場景:
散熱片上有許多很好的GND連接點可減少輻射,保護設備不受干擾。
散熱片與GND的連接不好(比如,只有1個接觸點),因此屏蔽效果較差,甚至可能起到貼片天線的作用。在這種情況下散熱片與GND連接部位可增加鐵氧體磁珠來增強設計抗干擾能力。
當LED負載與驅動器板不在PCB的同一面時,較長的負載線(> 10cm)將產生過多的噪聲。為了緩解這種狀況,可以在輸入端使用共模扼流圈。但更簡單的解決方案是在VIN線纜連接和GND線纜連接處放置兩個鐵氧體磁珠(見圖1)。當傳導發射頻率在50MHz至108MHz之間時,在兩根負載線纜上都添加輸出濾波將有助于降低輻射發射。
圖1: 帶遠程負載的LED驅動器輸入濾波器優良設計
2、巧妙布局
規劃PCB布局后,必須考慮DC/DC變換器開關節點路由問題。
汽車照明對于安全非常關鍵,所以維持LED驅動器電路低EMI,抗干擾性強是非常重要的。滿足標準要求的LED設計,必須在不受干擾的情況下,具有一定的亮度與穩定性。
大多數LED驅動器IC都采用恒流方法,而且還可能用到電流采樣電阻。還有一些先進的驅動器有多條進入IC的走線,這些走線可能吸收噪聲并影響性能(例如溫度感測或調光)。
將這些走線盡可能布在電路板的內層,并在外層用銅材料屏蔽。如果采用2層PCB板,可以在頂層和底層之間短距離交替走線。這種方法減少了每條走線的長度,使電路板不受高頻干擾的影響,也避免了在兩層板上都對GND平面做長切口。參考GND平面上的切口會增加阻抗,根據切口尺寸的大小不同會產生高頻噪聲。
圖2: 2層板上的長距離布線
在小型電路板上,組件之間距離更近,走線更多,因而通常利用通孔進行走線(見圖3)。此時需要確保通孔之間有足夠的空間可以放置GND銅層,同時避免大的切口。許多板布局都存在這個錯誤,當大切口靠近DC / DC模塊時尤其危險。
圖3: 通過通孔連接不同板層
3、半導體制造商通過改進技術來改善EMC
最近幾年半導體制造商們開始思考如何提高電路EMC性能,同時增加DC/DC功率及效率。
擴頻頻率調制技術(FSS)有時也稱為抖動,它可以將基本開關頻率的能量擴展到具有較低峰值的較寬頻帶上。采用這種技術,變換器可以在AM頻段內切換,同時通過EMC測試。當變換器在AM頻段以上切換時,還可以降低FM頻段中輻射的噪聲。
對變換器EMI進行改進的另一種方法就是在封裝中增加去耦電容器。這不但能減少BOM成本而且還能通過最小化電容器與開關間寄生電感來達到有效去耦的目的。
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