emi经常困扰着电子工程师,超标,干扰等问题时常出现。下面就音频产品中经常遇到的emi问题总结一些经验分享。工程师经常反馈的功率器件的emi问题突出,例如dcdc、d类功放等,还有这类器件引起的fm问题。
首先,谈一下d类功放。d类功放产生emi的原因是,d类功放输出是pwm波,大电流高速度的脉宽信号,开关信号通过喇叭线传给喇叭,造成电磁波辐射出能量,产生emi。当辐射的高频谐波覆盖fm信号时,fm造成无法接收信号,搜台困难。
1. 最直接有效的方法就是输出端加滤波,小功率加磁珠电容,大功率用lc滤波,把高频谐波衰减或者过滤掉。
小功率可以用磁珠电容,磁珠阻抗值越大效果一般会更好,电容一般建议从1nf开始尝试对比。
另外,关于lc的结构会影响谐波的过滤,例如:
红色电容对于奇次谐波的过滤更有利。
2. fm芯片和功放尽量远离,甚至分两块板;
3. 尽量缩短喇叭线,这个非常重要,我们再用ft3129做2x15w的emi辐射实验时,同样不加lc,只用磁珠电容,区别就是喇叭线长短不一致,结果如下:
4. 喇叭线用屏蔽线,有屏蔽罩的要接地;
5. 功放有展频(抖频)功能的利用起来,例如方泰有些功放都备用一个该功能。
6. 软驱动模式,这个效果也很明显,他把快速的突变信号放缓,大大减缓了能量的爆发力,例如方泰ft29系列的功放,都有个softdrive模式,就是基于这个考虑。
7. 另外就是走线和布局的影响,4层板比2层板能有效降低emi。走线时输出端走线要尽量的短粗。高频耦合电容要尽量的靠近电源管脚。电源走线尽量走板边等等需要细心的地方。
下面谈一下dcdc的emi问题
dcdc包括单独的dcdc还有集成的,例如现在很多功放都是集成了dcdc,道理是一样的。
a) 先来看一下dcdc的框图
dcdc的工作就是s1,s2交替开和关闭,s2闭合时是蓝框环路,s1闭合时是绿框环路,不管s1,s2哪个闭合,cin、l上时刻都是有电流经过,但是红色框内的是间断性的电流经过,这种不连续性是所有emi的本质原因,所以红框的电流回路越小,emi就会越小。这个在走线上对应的就是dcdc的输出vout(集成在功放上就是pvout/pvdd)跟pgnd之间的回路。vout一般旁边建议放105电容,电容位置要使得vout和pgnd之间的距离最短,走线时尽量粗,使得寄生电感最小,阻抗最低。这个105非常重要,因为除了上面所说,它对lx端的振铃影响如下,右图没有小电容,振铃幅度较大,这个会差距4dbuv/m.
b) 走线和板层对emi也是有较大影响,4层板与2层板大概差距10dbuv/m,有条件情况下建议用4层板。另外电流较大的走线,尽量加粗,例如经过电感的,进入lx管脚的,连接肖特基的等。
c) lx管脚的rc,对振铃的影响也是很有效的。
d) 布局要紧凑,这样器件之间的引线就会比较短,引线太长容易引入噪音,噪音没有很好的被耦合就会传导到器件中,引起emi问题。
e) 选择磁珠,磁珠是迫不得已时候的选择,因为在dcdc这种器件中的使用要非常小心。因为要串进大电流的走线中,必须对磁珠的阻抗、电流、频响有着较高要求,不是随便找个磁珠就可以的。
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