凡科自助建站网站,黑龙江省建设厅安全员考试,专业的开发网站建设,手机管家一键优化之前针对 eCall的文章中有提到D类音频功放需要关注EMI问题#xff08;点击文章回看《车载eCall系统音频应用解决方案》#xff09;#xff0c;在此展开此问题并寻求解决方案。 1. EMI定义与分类
电磁干扰#xff08;Electromagnetic Interference#xff0c;EMI#xff…之前针对 eCall的文章中有提到D类音频功放需要关注EMI问题点击文章回看《车载eCall系统音频应用解决方案》在此展开此问题并寻求解决方案。 1. EMI定义与分类
电磁干扰Electromagnetic InterferenceEMI是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音EMI通常由电磁辐射发生源产生。
电磁干扰EMI(Electromagnetic Interference)分传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合干扰到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合干扰到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。 2. 车载系统EMI需求
CISPR25《用于保护用在车辆、机动船和装置上车载接受机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》本标准是保护用在车上、船上和装置上的接受机免受无线电骚扰规定了限值和测试方法。目前几乎所有车辆厂商均需求通过此相关标准。下图为CISPR25测试CEC相关测试标准与要求 图1 CISPR25 CEC测试标准说明 3.D类音频功放EMI噪声源
① 典型应用电路 图2 AW836xxTSR-Q1典型应用图
② 噪声源分 D类功放的EMI的干扰源主要是来自三个地方 1工作时开关调制频率导致的电源上的纹波抖动 2开关调制过程中大电流随时间的变化di/dt 3开关调制过程中电压随时间的变化dv/dt 除此之外整个PCB板器件的布局以及布线对整个电路系统的EMI都会产生影响。下面将在原理图设计、芯片设计时自身EMI抑制功能、PCB设计分别介绍对EMI的影响分析。 图3 D类功放噪声源示意
4. EMI的解决方法
① 原理图设计· 电源噪声滤波网络设计 电源网络噪声处理常用方式可主要分为以下三种 1带有共模电感的共模噪声抑制电路 2Pi型滤波网络 3由磁珠与电容构成的高频滤波电路 具体电路设计可以依据噪声处理要求进行合理选择。主要电路结构如下图所示。 图4 常用的电源噪声滤波网络
由于D类功放工作时调制产生的电流脉冲会导致PVCC引脚上较大的电压纹波若不进行处理将会沿导线传导至整个电源网络如图4所示AW836xxTSR-Q1电源网络做了PI型滤波设计可有效降低电源上的噪声幅值及高频干扰示波器实测波形如下。 图5 D类调制引入的噪声
图6 滤波网络处理后的噪声 · 开关噪声整形电路设计
由于芯片引脚PCB走线器件杂散参数等寄生参数的存在高频开关电路中在开关动作瞬间会产生开关振铃。振铃的存在可能使得开关管承受的电压超过其耐压值而发生击穿另一方面开关振铃为远超开关频率的高频振铃,会伴随很高的dv/dt进而带来传导和辐射的EMI问题所以尽可能地抑制开关振铃是高频开关电路设计中一个重要环节。由电阻电容组成的RC-Snubber电路可以有效抑制振铃进而有效抑制EMI。图7为不加RC-Snubber电路的开关波形图8加RC-Snubber电路的开关波形对比显示高频振荡得到明显改善。
对EMI的影响如图9图10。高频效果由不可通过CLASS5等级改善为可通过CLASS5对EMI效果改善明显。 图7 开关振铃引起的高频振荡
图8 RC-Snubber 电路高频吸收 图9 不加RC的EMI测试
图10 加RC的EMI测试 · LC滤波电路设计
中大功率音频设计时考虑EMI指标往往需要加LC滤波器用于抑制调制信号与高频噪声图2所示LC滤波电路的截止频率计算方式如下
对于低通滤波电路而言截止频率外高频信号将以40dB/Dec进行衰减。 图11 LC滤波电路对基频及谐波抑制
② 芯片EMI抑制功能· 调制频率选择 基于图1所示CISPR25测试标准300k~530k1.8M~5.9M等频段并不在测试要求范围内AW836xxTSR-Q1系列推出调制频率为400kHz/500kHz产品后续将会推出2.1MHz产品更小的输出电感与输出电容更低的成本可避免因基波能量落在测试范围从而规避基波能量过大而超限的情况。· 扩频功能 扩频Spread SpectrumSS是将传输信号的频谱spectrum打散到较其原始带宽更宽的一种通信技术从而将原始频带能量分摊在所扩展的频带已降低基频能量是EMI抑制常用手段。图13图14对比测试图展示了扩频功能对EMI的影响。 图12 扩频频谱 图13 不开扩频 EMI测试数据
图14 开启扩频 EMI测试数据
· 边沿调整功能
D类功放输出边沿的翻转带来大电流随时间的变化di/dt电压随时间的变化dv/dt这些都会影响引入高频噪声调沿功能即可以调整边沿速率进而降低Δt时间内电流/电压变化量。
图15图16对比测试图展示了调沿功能对EMI的影响高频处的EMI被明显优化。 图15 默认边沿速率 EMI测试数据
图16 边沿调缓 EMI测试数据
③ PCB设计 合理的PCB的布局、布线以及器件选型等对EMI影响至关重要AW836xxTSR主要从电源网络输出功率信号做简要说明。
1完整的地参考平面以尽量减少发射、串扰和噪声
2电源网络尽量缩短路径且与系统其他共享电压网络呈星形连接尽量避免菊花链形式避免环路的形成
3电源网络与D类功放输出网络保持一定距离避免敏感器件的干扰
4避免90°弯角走线
5输出端的LC滤波网络及RC-Snubber吸收电路越靠近芯片越好降低滤波前的网络长度
6高频退耦滤波电容建议靠近PA的PVCC引脚摆放在最小环路路径之内摆放避免高频去耦失效
7在L的选型上尽量使用全封闭电感避免磁泄露导致的磁耦合产生干扰或不必要的损耗
8电容选用低ESRESL型号电容的地建议就近与主参考地连接且过孔尽量多减少过孔带来的寄生振荡 图17 AW836xxTSR PCB布局布线 图18 完整的地参考平面
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