magyar elektronika

E-mail cím:*

Név:

{a-feliratkozással-elfogadja-az-adl-kiadó-kft-adatvédelmi-és-adatkezelési-tájékoztatóját-1}

Texas PowerTips cikksorozat lid melletti abra 68 reszEgy egyszerű figyelmetlenség is romba döntheti az EMI-védettséget

Az elektromágneses „összeférhetőség” (EMC) a jól tervezett készülék képessége, hogy bizonyos mértékű zavarást el tudjon viselni, ugyanakkor maga se bocsásson ki olyan zavarójeleket, amely már egy másik, jól tervezett készüléket képes megzavarni. „Együttélési szabályként” tehát alapvetően fontos. Az „idill” megzavarásához azonban sokszor egy jelentéktelennek tűnő tervezési hiba is elegendő.

 

Amint azt sorozatunk 39. cikkében megállapítottuk, egy kis értékű parazita kapacitás (100 femtoFarad) a kapcsolt pont és a bemeneti vezetékek között képes megakadályozni az elektromágneses zavarkibocsátásra (Electro Magnetic Interference – EMI) vonatkozó követelmények teljesülését. De hogy is néz ki egy100 fF-os kapacitás? Valószínű, hogy ilyet nem akart eddig vásárolni egy elektronikai alkatrész-kereskedőtől. Az ilyen kapacitásnak – lévén parazitahatás eredménye – rendkívül széles a tűréstartománya. Ha kereskedőnél nem is, az általunk tervezett tápegységekben elég könnyen találhatunk 100 fF-os – parazita – kapacitásokat. Vegyük észre, hogy – amennyiben EMI-szempontból megfelelő tápegységre van szükségünk – ezekkel is foglalkoznunk kell.
Az 1. ábrán példát láthatunk az ilyen akaratlanul „beépített” kapacitásokra.
A kép jobb oldalán egy, a NyÁK-ra merőlegesen beépített kapcsolófet látható, ehhez tartozik a kapcsolt csomópont. Ettől felfelé egy vágóáramkör alkatrészei helyezkednek el. A bemeneti csatlakozás a kép bal oldalán lép be, és kb. 1 cm-nyi vezeték köti össze a kapcsolófet nyelő (drain) kivezetésével.
Ez a problematikus pont, ahol a feten mérhető jel – az EMI-szűrő megkerülésével – a bemenetre tud csatolódni. Látható, hogy van egy bizonyos árnyékolás a drainkivezetés és a bemeneti vezeték között, amit a bemeneti kondenzátor biztosít. A kondenzátor fémháza az elsődleges földelési pontra csatlakozik, és ezzel utat nyit a közös módusú áramoknak, hogy a földpont felé záródhassanak.
Ez a parányi – akaratlanul is jelen levő – kapacitás elegendő ahhoz, hogy a tápegység EMI-sugárzása meghaladja a specifikációban megadott maximumot, amint az a 2. ábrán látható. Ez egy érdekes diagram, mivel több dolgot is mutat:

  • a kisebb frekvenciájú zavarójel kibocsátást, amely nyilvánvalóan túllépi a specifikált maximumot,

  • az 1 és 2 MHz közé eső összetevőket, ahol rendszerint magától értetődő a közös módusú problémák jelentkezése, és végül

  • a csökkenő amplitúdójú, sin(x)/x burkológörbéjű nagyobb frekvenciájú összetevőket.

1abra Texas

1. ábra A kapcsolt csomópont és a bemeneti csatlakozópont közelsége rontja az EMI-tulajdonságokat

 

2abra Texas

2. ábra A parazita nyelőelektróda-kapacitás a specifikált határértéket meghaladó EMI-kibocsátást okoz

 

További munka szükséges tehát ahhoz, hogy a zavarkibocsátást a specifikált érték alá vigyük. A zavaró kapacitás csökkentése érdekében használjuk ki a kapacitást meghatározó egyenletben rejlő lehetőséget:

Semmit sem tudunk tenni a dielektromos állandóval (permittivitás – ?), sőt a fegyverzetek területével (A) sem, mivel ez utóbbit már korábban minimalizáltuk. Megváltoztathatjuk viszont a fegyverzetek közti távolságot (d). Amint az a 3. ábrán látható, háromszorosára növeltük a bemenetet és a kapcsoló alkatrészeit elválasztó távolságot. Végül pedig egy nagyobb földelt fóliafelülettel további árnyékoló hatást építettünk be az áramkörbe. 

 

3abra Texas

3. ábra A felülvizsgált NyÁK-elrendezés megnöveli a távolságot, és árnyékolást is biztosít

 

Erőfeszítéseink eredményét a 4. ábra mutatja. A legkényesebb ponton 6 dB-es tartalékot értünk el az EMI-specifikációhoz képest. Ráadásul jelentősen csökkentettük a teljes elektromágneses zavarkibocsátást. Mindezt úgy értük el – pusztán az elrendezés megváltoztatásával –, hogy az áramkört magát nem változtattuk meg. Megjegyezzük, hogy nagy kapcsolófeszültségű áramkörök tervezésénél különös gondossággal kell eljárnunk, és az árnyékolási távolság helyes megválasztásával tartsuk ellenőrzésünk alatt a nehézségeket okozó paramétereket.

 

4abra Texas

4. ábra Az EMI-kibocsátás árnyékolással és megnövelt alkatrésztávolsággal csökkenthető

Összefoglalás

A kapcsolt pont és a bemenet között akár 100 fF kapacitás is elegendő ahhoz, hogy egy offline tápegységen a specifikációt meghaladó elektromágneses zavarkibocsátást okozzon. Ekkora kapacitást pusztán a NyÁK-vezetőcsíkok is képezhetnek, ha a kapcsolófet nyelőelektródája közel van a bemeneti csatlakozópontokhoz. A probléma tehát gyakran a távolság megnövelésével és árnyékoló NyÁK-felület betervezésével megoldható. Ha további csökkentésre lenne szükség, további szűrésre vagy az áramköri hullámformák lassítására is szükség lehet.

Sorozatunk következő cikkében egy többkimenetes kapcsolóüzemű tápegység visszacsatoló feszültségosztójának súlyozási kérdéseivel foglalkozunk.

 

www.ti.com/power-ca

A cikksorozat részei:

1. rész

2. rész

3. rész

4. rész

5. rész

6. rész

7. rész

8. rész

9. rész

10. rész

11. rész

12. rész

13. rész

14. rész

15. rész

16. rész

17. rész

18. rész

19. rész

20. rész

21. rész

22. rész

23. rész

24. rész

25. rész

26. rész

27. rész

28. rész

29. rész

30. rész

31. rész

32. rész

33. rész

34. rész

35. rész

36. rész

37. rész

38. rész

39. rész

40. rész

41. rész

42. rész

43. rész 

44. rész

45. rész

46. rész

47. rész

48. rész

49. rész

50. rész

51. rész

52. rész

53. rész

54. rész

55. rész

56. rész

57. rész

58. rész

59. rész

60. rész

61. rész

62. rész

63. rész

64. rész

 65.rész
 66. rész  67. rész      

A szerző

robert_kollmanRobert Kollman, a Texas Instruments műszaki állományának kiemelt tagja, vezető alkalmazástechnikai mérnök. Több mint 30 év tapasztalattal rendelkezik a teljesítmény-elektronikában és egy ideig induktív alkatrészeket tervezett az 1 W alattitól a csaknem 1 MW-ig terjedő teljesítménytartományú elektronikus áramkörökhöz, egészen a megahertzes kapcsolási frekvenciákig. Robert Kollman a Texas A&M Egyetemen BSEE diplomát, majd a Déli Metodista Egyetemen Master-fokozatot (MSEE) szerzett.
A cikksorozattal kapcsolatban a powertips@list.ti.com címen érhető el.

 

 




 

   
Advertisement