辐射发射测试:如何避免采用复杂的EMI抑制技术以实现紧凑、高性价比的隔离设计


原标题:辐射发射测试:如何避免采用复杂的EMI抑制技术以实现紧凑、高性价比的隔离设计
在辐射发射(RE)测试中,通过优化隔离设计以避免采用复杂的EMI抑制技术,同时实现紧凑、高性价比的设计,可以从以下几个方面入手:
一、选择集成化解决方案
采用集成隔离电源模块
使用集成变压器和驱动电路的芯片级解决方案(如ADI的isoPower®系列),通过内部线圈对称性和驱动电路优化,减少共模电流(CM电流)的辐射。优势:无需外部旁路电容,减少PCB空间占用,降低设计复杂度。
案例:ADuM5020/ADuM5028在2层PCB上即可满足CISPR 22/EN 55022 B类标准,提供500mW和330mW功率。
利用芯片内置辐射抑制技术
选择具备内置EMI抑制功能的隔离芯片,例如采用扩频调制技术降低特定频率的辐射峰值,或通过优化封装结构减少寄生参数。
二、优化电路与布局设计
降低开关频率与寄生参数
降低开关频率:在满足效率要求的前提下,降低开关频率以减少高频辐射。
减少寄生电容:通过优化变压器绕组布局,减少初级与次级之间的寄生电容,从而降低CM电流的容性耦合。
合理布局PCB
分离敏感信号线:将高频信号线与低频信号线分开布线,避免信号耦合。
缩短信号回路:减小信号回路的面积,降低辐射效率。
增加地平面:在PCB中添加完整的地平面,提供低阻抗回流路径,减少辐射。
三、采用低成本辐射抑制技术
使用铁氧体磁珠
在次级端添加铁氧体磁珠,利用其高频阻抗特性抑制辐射。优势:成本低、体积小,适合紧凑设计。
案例:ADI的isoPower®系列产品通过在次级端使用铁氧体磁珠,进一步降低辐射发射。
优化旁路电容
选择低ESR电容:使用等效串联电阻(ESR)低的电容,提供更好的高频滤波效果。
合理布局电容:将旁路电容尽可能靠近电源引脚,减少寄生电感。
四、设计阶段的前期考虑
EMC设计前置
在产品设计初期就考虑EMC要求,避免后期因辐射发射问题导致设计反复。仿真分析:使用EMC仿真工具预测辐射发射水平,优化设计方案。
标准预研:提前研究目标市场的辐射发射标准(如CISPR 11/EN 55011、FCC Part 15),确保设计符合要求。
选择合规组件
选用已经通过EMC认证的元器件,减少辐射发射风险。示例:选择符合IEC 60950-1安全标准的隔离变压器,降低设计合规难度。
五、创新技术助力
扩频调制技术
通过调制开关频率,将辐射能量分散到更宽的频带,降低峰值辐射水平。优势:无需额外硬件,通过软件即可实现。
优化线圈对称性
设计高度对称的变压器绕组,减少CM电流的不平衡,从而降低辐射。
六、案例总结
以ADI的isoPower®系列产品为例,通过以下技术实现紧凑、高性价比的隔离设计:
集成化设计:将变压器与驱动电路集成到芯片中,减少外部元件。
内置辐射抑制:采用扩频调制、线圈对称性优化和铁氧体磁珠,降低辐射发射。
简化PCB设计:无需外部旁路电容,支持2层PCB布局,降低设计复杂度和成本。
结论
通过选择集成化解决方案、优化电路与布局设计、采用低成本辐射抑制技术,并在设计阶段前置考虑EMC要求,可以有效避免复杂的EMI抑制技术,实现紧凑、高性价比的隔离设计。
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