Bewährte Methoden zur Dämpfung von EMI-Störstrahlungen der AMC3301-Familie
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Zusammenfassung
In diesem Dokument wird gezeigt, wie sich das Design der Leiterplattenspur (PCB) oder des Kabels auf die Abstrahlung elektromagnetischer Störungen (EMI) für den isolierten Präzisionsverstärker AMC3301 von Texas Instruments mit integriertem DC/DC-Wandler auswirkt. Die in Tabelle 6-1 gezeigte AMC3301-Familie erzeugt selbst keine übermäßigen Strahlungsemissionen und kann die Anforderungen von CISPR 11 Klasse B ohne zusätzliche Komponenten erfüllen, wie in Abbildung 2-2 gezeigt, wenn die Länge der an den Baustein angeschlossenen Eingangsspuren kurz ist. Für Designs, die eine zusätzliche Dämpfung der Strahlungsemissionen erfordern, werden Ferrit-Perlen und Gleichtaktdrosseln ausgewählt und Platzierungsempfehlungen gegeben.
Verschiedene Anwendungen in der Industrie und im Automobilbereich erfordern eine gewisse Isolierung, um die digitalen Schaltkreise vor dem Hochspannungsschaltkreis zu schützen, der eine Funktion ausführt. Texas Instruments unterstützt Kunden mit einem umfangreichen Portfolio an isolierten Verstärkern und Wandlern mit einer SiO2 - Isolationsbarriere bei der Bewältigung ihrer Anforderungen an die isolierte Datenwandlung. Die SiO 2 -Isolationsbarriere von Texas Instruments ermöglicht eine außergewöhnliche Zuverlässigkeit, die oft über 100 Jahre Betriebsdauer liegt. Weitere Informationen zur SiO 2 -Isolationsbarriere von TI finden Sie im Isolierungslink. EMI-Tests sind in diesen Anwendungen üblich, um zu überprüfen, ob das System keine abgestrahlten Emissionen erzeugt, die die festgelegten Grenzwerte überschreiten und sich negativ auf andere Komponenten oder Schaltungen im System auswirken können. In diesem Anwendungshinweis finden Sie eine ausführlichere Beschreibung der EMI-Störungen. Die Größe der zulässigen Strahlung und das Prüfverfahren für Strahlungsemissionen wird vom Comité International Spécial des Perturbations Radio, auch CISPR genannt, festgelegt. Industrielle Anwendungen messen nach der Norm CISPR 11, während Automobilanwendungen nach der Norm CISPR 25 messen. Weitere Informationen zu den CISPR-Standards und deren jeweiligen Größen über Frequenz finden Sie in diesem Anwendungshinweis.
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1 Einführung
Die Bausteinfamilie AMC3301 weist zwei Quellen für abgestrahlte Emissionen auf, wie in Abbildung 1-1 dargestellt. Der kapazitive Datenpfad ist unten rot dargestellt, und der integrierte DC/DC-Wandler ist blau dargestellt. Die Strahlungsleistung des Datenpfads ist mit der des AMC1300B-Q1 identisch und trägt zu sehr geringen Strahlungsemissionen bei, wie in diesem Whitepaper Best in Class Strahlungsemissionen EMI-Leistung mit dem isolierten Verstärker AMC1300B-Q1 dargestellt wird. Die zweite und größte Strahlungsquelle der AMC3301-Familie ist der integrierte DC/DC-Wandler, der mit einer Frequenz von 30 MHz und Spread-Spectrum-Modulation arbeitet. Die Spulen des internen DC/DC-Wandlers weisen eine parasitäre Kapazität von der primären (Benutzer-) Seite zur sekundären (Highside) Seite der Isolationsbarriere auf. Der Primärtreiber erzeugt eine Gleichtaktspannung zwischen den isolierten Massewerten, HGND und GND, die quasi-resonant ist und Oberschwingungen in höheren Frequenzen erzeugt. Aufgrund der Art der Isolierungsbarriere kann die Energie keinen Leiter finden, der zur Quelle zurückkehrt. Da es keinen Weg zurück zur Quelle gibt, wird die Energie in Form von Strahlungsemissionen von den Pins des Bausteins (und allen Leiterbahnen oder Platinenebenen, mit denen sie verbunden sind) abgestrahlt.
Die an den isolierten Verstärker oder Wandler angeschlossenen Eingangsspuren und Kabel dienen als Antennen für die elektromagnetische Energie, die zwischen HGND und GND eingespeist wird. Die Größe und Form der Leiterbahnen und Kabel wirkt sich direkt auf die Größe der abgestrahlten Störaussendungen über die Frequenz aus. In der Regel strahlen kürzere Antennen bei höheren Frequenzen effektiver aus, während längere Antennen bei niedrigeren Frequenzen effektiver strahlen. Beim Entwickeln mit der AMC3301-Familie sollten die Eingangsspuren und -Kabel so kurz wie möglich gehalten werden, um die Größe der abgestrahlten Emissionen zu begrenzen.
Abbildung 1-1 Blockschaltbild des AMC3301-Isolationsverstärkers