电磁干扰如何破解?

Release date:

2021-03-17

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电磁干扰如何破解?

    随着科学技术的发展,日益广泛采用的微电子技术和电气化的逐步实现,形成了复杂的电磁环境。有些产品在雷雨季节时运行,经常会有大量部件损坏;还有一些产品,在实验调试阶段,每一样指标、性能都完美适配,但到了客户手里却小毛病不断。


    这些问题当中,有相当一部分都源于电磁干扰。所以,不断研究和解决电磁环境中设备之间以及系统间相互关系的问题,促进了电磁兼容技术的迅速发展。


电磁干扰

    电磁兼容(EMC)是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。


    EMC由两部分构成:电磁干扰(EMI)和电磁抗扰度(EMS),电磁干扰是指设备或系统对外发射的干扰,不能超过限值;而电磁抗扰度是指设备或系统能够抵抗外界环境电磁干扰的最小值。


电磁干扰如何破解?



    电磁干扰形成的三要素分别为干扰源,传播途径以及敏感设备。一般情况下EMI整改往往是从干扰源以及传播路径上入手的,即抑制干扰源和切断传播路径。


EMI抑制方案

    以音频产品为例,抑制传导EMI措施主要可分为抑制干扰源以及传播路径的优化两大方向。


01.抑制干扰源方向


    D类功放产品存在功率管高频开关动作,这样势必会造成较差的传导EMI进而影响系统中其他电路,矽力杰现有产品中有如下优化措施:


1. 抖频技术:

将原来单一的开关频率扩展到一定的范围内,从而降低频谱中单个尖峰的高度。

SY6014/SY6014A是高性能模拟D类功放芯片,采用伪随机频率抖动技术,将原本的单一峰值能量扩展为一个频带的平均能量,使得该频带内的峰值能量下降6dB。


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2. 相位延迟技术:

针对多通道输出的产品,将各路的PWM输出之间增加相位延迟,进而减小频谱上对应频率的峰值。

SY6045B/SY60020是I2S输入集成高性能DSP支持双通道的数字输入音频放大器, 其每一路的驱动部分均可以通过I2C设置相位延迟, 在电视应用中,通过调节相位延迟, 使其在不影响音频性能的前提下,EMI传导干扰降低5.5dB。

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3. 边沿控制技术:

优化驱动电路,有效控制开关上升下降沿,减少输出边沿的振铃。矽力杰模拟/数字音频功放芯片中皆进行了功率管驱动电路的优化。

4. 增加缓冲电路:

在PWM输出节点增加合适的缓冲电路,可以改善边沿时间,从而改善EMI。


02.传播路径的优化


传播路径的优化主要可通过优化PCB布局布线来提高抗电磁干扰性能。


1. 地平面屏蔽:

尽量将功率走线和信号走线置于中间层,用顶层和底层整片的地平面包围。


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                                                    顶层:接地                                         中间层:信号/电源                                       底层:接地

2. 过孔缝合:

将所有的地平面使用大量等间距的过孔连接起来。

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3. 功率走线合围:

同样用过孔沿功率走线均匀布置以提供最近的低阻抗路径

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4. 边缘合围:

将PCB板边缘同样用过孔合围,可以减小板边缘的电容效应从而改善EMI。

电磁干扰如何破解?

    在音频领域中,电磁干扰不仅会影响产品的工作可靠性,还经常会耦合到音频信号的路径中。低EMI电路设计可以避免不必要的PCB重新制造,节省开发成本和时间,确保电子产品按时甚至提前进入消费者视野。