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物联网产品中抑制DC-DC转换器EMI的一些技术
物联网产品中抑制DC-DC转换器EMI的一些技术
抑制来自各种来源的物联网设备的 EMI 敏感性对于确保您的新产品按设计工作至关重要。同样，如果您希望物联网产品符合 EMC 法规，则应限制杂散发射。在您的下一个产品的各种辐射 EMI 来源中，还应控制设备本身的 EMI，以防止出现信号和电源完整性问题。
IoT 设备中的电源可能是辐射和传导 EMI 的问题来源，尤其是开关 DC-DC 转换器，它们通常以 MHz 开关频率运行。最有可能的是，您将在电路板上使用多个 DC-DC 转换器。如果未实施过滤噪声和隔离接收器的一些重要步骤，来自这些转换器的 EMI 可能会干扰无线接收器。您可以在布局期间采取一些基本设计步骤，以减少 DC-DC 转换器 EMI 并屏蔽其他敏感电路免受 IoT PCB 中的辐射和传导 EMI。
它从你的堆叠开始
与大多数信号完整性和电源完整性问题一样，DC-DC 转换器 EMI 降低始于正确的叠层设计。用于物联网设备的功能丰富的电路板可能会使用至少 6 层的电路板，以便为电路板表面上的布线、电源和接地层以及组件提供足够的空间。层数不如各层的排列重要。较新的手机已经完全采用柔性或刚性柔性，因为它们为更大的电池提供了额外的空间。
由于您的 DC-DC 转换器电路将位于表层，因此您需要在表层正下方包括一个接地层，并使其尽可能大。这还将为表面层上的其他信号提供具有低环路电感的合适参考平面。一些旧式 DC-DC 转换器的数据表建议在输出电感之前切除输出迹线周围的一部分接地层。虽然这对于使用较低开关频率并在较高信号电平下运行的旧转换器来说可能没问题，但从 EMI 角度来看，这在较新的物联网/移动设备中很糟糕。
在内部层上，将电源层放置在与接地层相邻的位置，以便为去耦提供足够的层间电容。除了明智地放置去耦电容器之外，这种安排将有助于减少电源总线上的振铃。这也允许在内部层中进行带状线布线。除了在层布置中利用屏蔽之外，叠层设计的目标应该是使PDN 阻抗尽可能低，以抑制 EMI 振铃。
隔离
隔离有两种形式：距离和屏蔽。使用接地屏蔽罩隔离具有高电流输出的开关电源是防止辐射 EMI 在附近具有大环路电感的数字电路中引起意外开关的明显解决方案。如果您的 IoT 产品使用电池运行并保守地使用电源，则您可能不需要在您的 IoT 产品中使用屏蔽罐。任何不太强烈的传导噪声都可以被过滤掉（这是输出电容器的一种用途）。
相反，您可以使用接地的覆铜或通过不同区域之间的围栏将电路板中的重要功能块分开。请注意，过孔栅栏通常经过优化以抑制单个波长（通常对应于开关稳压器中拐点频率的频率）的辐射 EMI。由于您的目标是抑制辐射 EMI 干扰无线接收器，因此您应该将接收器电路放置在远离转换器的地方。虽然转换器会产生一些辐射，但当接收器距离转换器较远时，这些辐射的强度会降低。
智能手机 PCB 中的屏蔽
选择正确的组件
DC-DC 转换器电路中的组件在提供 EMI 抑制方面发挥着重要作用。您应该使用自谐振频率足够高（高于稳压器中 PWM 信号的拐点频率）的电容器，以确保它们提供所需的电容阻抗。您的电感器也应该是屏蔽类型的，以便更好地限制磁场。
主要 IC 制造商已主动设计具有小尺寸和合理成本的低 EMI DC-DC 转换器。TI、Analog 和 NXP 已开发出将输出电感器直接集成到封装中的 DC-DC 转换器。您还可以将所需的输入和输出电容器直接放置在封装旁边，以确保低电感回路，或者这些组件将这些电容器包含在 IC 封装内。当您的设计软件允许您搜索制造商零件编号并将这些组件导入您的库时，您可以轻松地将这些组件包含在您的电路板中。
当您使用Altium Designer ® 中强大的 PCB 设计和分析工具时，您可以实施此处显示的所有设计建议，以降低 DC-DC 转换器的 EMI 。这套完整的设计工具建立在统一的规则驱动设计引擎之上，可确保您的布局在您创建电路板时符合基本和高级设计规则。您还将拥有一套完整的工具，用于分析信号完整性并为您的制造商准备可交付成果。