让您的移动电源通过EMI测试

让您的移动电源通过EMI测试

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  设计一个移动电源的一个关键设计挑战是通过EMI测试。电子工程师经常担心EMI测试失败。若电路EMI测试多次失败,这将是一场噩梦。您将不得不夜以继日地在EMI实验室工作来解决问题,避免产品推出延迟。对于诸如移动电源的消费类产品,设计周期短,而EMI认证限制又严格,因此您想添加足够的EMI滤波器顺利通过EMI测试,但您又不想增加空间,也不想在电路方面增加过多成本。这似乎很难兼顾两者。

  TI design低辐射EMI升压转换器参考设计PMP9778)提供了这样一个解决方案。它可以支持2.7 - 4.4V输入电压、5V / 3A、9V / 2A和12V / 1.5A的输出功率,且只适合移动电源应用程序。通过布置和布局的优化,此TI设计能获得的裕量比在EN55022和CISPR22 B级辐射测试中高出6分贝。让我们来看看设计过程。

 

  确定关键电流通路

  EMI从电流变化(di / dt)循环的高瞬时速率开始。因此,我们应在设计之初就区分高di / dt关键路径。为了实现这些目标,了解开关电源中的电流传导路径和信号流是重要的。

  图1所示为升压转换器的拓扑结构和临界电流路径。当S2闭合,S1打开时,交流电流流经蓝色环路。当S1闭合,S2打开时,交流电流流经绿色环路。因此,电流流经输入电容器Cin,且电感器L是一个连续电流,而电流流经S2、S1,且输出电容器Cout是脉动电流(红色环路)。因此,我们定义红色环路为临界电流路径。此路径具有最高的EMI能量。我们在布置期间,应尽量减少由它包围的区域。

 

1. 升压转换器的临界电流路径

 

  最小化高di / dt路径的环路面积

  图2所示为TPS61088的引脚配置。图3所示为TPS61088临界电流路径的布局示例。NC引脚表示设备内部没有连接。因此,他们可连接到PGND。从电气角度讲,将两个NC引脚连接到PGND接地平面有利于散热,并能降低返回路径的阻抗。从EMI角度讲,将两个NC引脚连接到PGND接地平面使得TPS61088的VOUT和PGND平面更接近彼此。这使得输出电容的布置变得更容易。从图3可以看出,将一个0603 1-UF(或0402 1-UF)高频陶瓷电容COUT_HF尽可能靠近VOUT引脚可导致高di / dt环路的面积最小。

 

2. TPS61088引脚配置

 

3. TPS61088关键路径布局示例

 

  来自距接地平面10米距离的高di /di回路的最大电场强度可通过下面的公式计算:

 

 

  图4所示为使用和不使用COUT_HF的辐射EMI结果。在相同的测试条件下,辐射EMI通过COUT_HF改善了4dBuV/m。

 

4. /不带COUT_HF的辐射EMI结果

 

  将一个接地平面置于关键路径下

  高跟踪电感导致辐射EMI差。因为磁场强度与电感成正比。将固定接地平面置于临界跟踪的下一层上可以解决此问题。

  表1给出了不同PCB板上的给定跟踪电感。我们可以看到,对于信号层和接地平面之间0.4 mm绝缘厚度的四层PCB来讲,其跟踪电感比1.2毫米厚的2层PCB的跟踪电感小得多。因此将距离最短的固定接地平面置于关键路径是降低EMI的最有效的途径之一。

 

1. 跟踪电感(走线长度=5cm

PCB

h (mm)

Wg(mm)

L(nH)

单层PCB

--

--

52

2层PCB

1.2

10

3.6

4层PCB

0.4

10

1.2

 

  图5所示为2层PCB和4层PCB的辐射EMI结果。根据相同的布局和相同的试验条件,辐射EMI通过4层PCB可改善10dBuV /m。

 

5. 一个2PCB和一个4PCB的辐射EMI结果

 

  添加RC缓冲器

  若辐射水平仍超过要求水平且布局不能再提高,则在TPS61088 SW引脚添加一个RC缓冲器和电源接地有助于降低辐射EMI水平。RC缓冲器应放在尽可能接近开关节点和电源接地(图6)的位置。它可以有效地抑制SW电压环,这意味着在振铃频率条件下,辐射EMI得以改善。

 

6. RC缓冲器的布置

 

  通过上述简单而有效的优化方式,良好的EMI性能在移动电源设计中成为可能。除了移动电源应用,此TI design还适合蓝牙音箱\便携式POS终端和电子烟应用及其它应用。现在下载低辐射EMI升压转换器参考设计开始您的设计过程。其他信息:

 原文链接:

http://e2e.ti.com/blogs_/b/fullycharged/archive/2016/08/24/pass-your-power-bank-emi-test

  • 电源的EMI测试的确也是一个非常头疼的问题,现在好多厂家也没有这个EMI实验室,只能凭经验去整改,而本博文中介绍了四种整改方法,1.确定关键电流通路,布线时减少输出电容包围的区域。2.最小化高di / dt路径的环路面积,空引脚接PGND,输出电容靠近芯片的输出引脚可导致高di / dt环路的面积最小。3.将一个接地平面置于关键路径下,4层pcb的emi比2层pcb改善好多。4.添加RC缓冲器,RC缓冲器应放在尽可能接近开关节点和电源接地。EMI整改经验最重要,这四个注意事项写的非常不错,在以后的设计当中少走好长弯路。

  •  电子产品越来越多,对电磁干扰EMI的要求也越来越高;电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种。所谓“干扰”,指设备本身抗干扰能力以及对设备本身产生对其他设备的干扰这二层意思。

     EMI是一个很重要的问题,产品要上市场,就要做安规认证,就要过EMC。EMI电路不仅涉及到产品成本,还涉及到产品体积的问题。合理的拓扑方案、器件布局、PCB走线、电路参数,能使EMI达到事半功倍的效果。

     这篇文章,写的很详细,数据对比令人一目了然。首先是要找到一个好的设计方案,然后确定主要干扰源,把环路面积做到最小,合理的PCB铺地,增加RC吸收电路,降低EMI干扰。

  •     随着智能终端的普及,移动电源越来越受喜爱。对应的移动电源产品就很多,在设计这类产品的时候EMI测试就很重要。特别的相关的EMI和EMC测试成为产品进入市场的基本要求,本文通过PMP9778这个方案来实现移动电源的EMI测试通过。这个方案通过布置和布局的优化来实现EMI改善。具体为:A.确定关键电流通路,布线时减少电流和信号关键路径输出电容Cout包围的区域。B.最小化高di / dt路径的环路面积,空引脚接PGND,输出电容靠近芯片的输出引脚可导致高di / dt环路的面积最小。C.将距离最短的固定接地平面置于关键路径是降低EMI的最有效的途径之一,多层PCB的ENI比双面板改善好许多。D.添加RC缓冲器,RC缓冲器应放在尽可能接近开关节点和电源接地,有效地抑制SW电压环。EMI得到改善。这几种方法也可以用在其它的终端产品的EMI电路改善中,例如:适合蓝牙音箱\便携式POS终端和电子烟应用及其它应用。通过本文的介绍,在实际的设计中,我们至少可以使用其中的某几种来完成EMI的改善,对工程师有很大的帮助。

  • 的确EMI是很重要的.几年前曾经做了一个汽车充电器,要求5V2.4A,,要过CE认证...还要外壳温度小于60度,尺寸又是非常小的,跟一个大拇指差不多.=这就要求效率高,..当时也有试了TI的一个方案结果一直试,也没有过..呵呵...也有注意到最小环路,短路径,也有没电容(贴片的104电容0603,不知道算不算是高频电容),PCB的话用的是双面板,1mm厚.考虑EMI和散热有增加了很多GND的过孔.SW这里在测试EMI时也试过增加了RC缓冲..结果还是不行...当时可能是那个IC的频率太高了将近500K或者更高,后来换了一个100KHZ的就过了.当然还有很多相关因素,电容,电感,PCB....等...EMI如果说IC厂家帮忙协助通过当然最好啦.

  •      目前移动电源被广泛应用,EMI问题经常会困扰我们。在产品设计中要采取有效的防EMI措施,包括元器件的选型和线路板的布局走线等。

      作为工作于开关状态的能量转换装置,开关电源的电压、电流变化率很高,产生的干扰强度较大; 干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器,相对于数字电路干扰源的位置较为清楚;开关频率不高(从几十千赫和数兆赫兹),主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰;而印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布线,具有更大的随意性,这增加了 PCB 分布参数的提取和近场干扰估计的难度。

      本文从EMI产生机理和如何有效防范来阐述,对我们深入了解认识EMI很有帮助,是一篇有价值的文章,值得一读。

  • 这篇文章写得很好,很有实用性,并将测试结果与应对措施作了对比,直观明了,TI的芯片很注重PCB LAYOUT,否则很难用好,经常会有这样那样的小问题,因此,TI应该多一些这样的培训,帮助工程师更快更好地设计出可实用的电源产品。

  • 此文分析的很到位,可以对一些关键点做到举一反三:

    1.确定关键电流通路,此方案中,电流变化最大部分在于Cout电容处,因为其电流变化最大,因而其di/dt斜率是最大,即此处的EMI能量是最大的,那么对此部分的处理最为关键了。

    2.可对没有电气接连的引脚做接连GND处理,并且使输出电容尽量靠近Vout引脚,以便减少高di / dt环路的面积。

    3.可通过增加PCB板层数来减小对于信号层和接地平面之间的距离,这也是减小EMI辐射的最关键有效的方法。

    4. 可在SW引脚添加一个RC缓冲器和电源接地有助于降低辐射EMI水平。

    以上4点几乎可以用于其它案中,值得工程师借鉴。

  • 个人认为,《让您的移动电源通过EMI测试》这是一篇高质量的文章。在这篇文章中,凝聚了楼主丰富的设计经验,并通过测试工具来验证测试。

    通过EMI测试,一直是个难点,最近几年显得更为重要。要取得产品的认证资质,EMC测试是必不可少的。

    EMC设计包括了众多因素的积累,不是简单的算法或者设计规则就能彻底解决问题的。每种小装置都是个独特的系统,而同样的电路在不同的装置内的EMC表现也不尽同,所以要结合实际装置来设计和分析才是最重要的。

    在“确定关键电流通路“中,不仅电路画的很美观,而且路径也把握的很准确。

    在“最小化高di / dt路径的环路面积”中,元器件摆放布局合理,PCB走线,对EMC的干扰也能极大的降低。

    在将一个接地平面置于关键路径下后,前后对比也分析的很好,对比效果明显。 添加RC缓冲器的措施也很到位。

    总之这是一篇好文章。

  • 电源EMI测试及整改的确是一个非常痛苦的过程,EMI涉及的方面太多,比如PCB布线、元器件等等。这篇文章给工程师们一个很好的范例:怎么从线路布局到电路设计减少EMI。也给了工程师一个启示,要在产品的最初端就想方设法的为以后的EMI提供帮助。如果按照本文的思路去设计电源产品那么很大可能能使EMI达到事半功倍的效果。

  • 随着安规 FCC等法规的要求越来严格,让人头痛的EMI还是要重视起来。文中给大家推荐了4种方案减小EMI,可以帮助大家少走很多的弯路。emi整改需要多试验积累经验,我之前做的都是大功率的EMI,主要是屏蔽加磁环抑制差共模的干扰。

  • 刚刚做完一个设备的EMC测试,并不是专门针对电源,是关于USB传输和USB供电的EMC。现在其实有很多专门针对这些测试而出的器件,个人觉得难点在于如何用更少的器件,然后通过走线的方式,合理割地的方式去过EMC,目前为了开发迅速,不考虑成本,前端加了TI的高速ESD器件,共轭滤波器,各类电感电容,等等。目前是通过了EMC,后续还要加隔离电源和隔离芯片去过一些特种电源传输部分的GB测试。

  • EMI问题是目前电子产品中非常注重的环节,近些年,对于电力电子方面,EMI问题大家都研究的比较多了,特别是开关电源中的EMI,EMI主要分传导和辐射,电子电路中主要是传导为主,器件间会更多考虑辐射问题,那么移动电源中的电路产生的EMI的GB是否跟实验室中的电源所规定的国标是一个呢??还有共差模的问题,缓冲电路确实可以解决,但我觉得布局优化这个方式更应该去考虑,目前近场耦合问题很明显,这个应该比较关键,谢谢。。。。

  • 电源的EMI测试是一个非常严肃的问题,前段时间三星手机的问题也说明了这个事情的严重性。随着智能终端的普及,移动电源越来越受喜爱。对应的移动电源产品就很多,在设计这类产品的时候EMI测试就很重要。特别的相关的EMI和EMC测试成为产品进入市场的基本要求,本文通过PMP9778这个方案来实现移动电源的EMI测试通过。这个方案通过布置和布局的优化来实现EMI改善。具体为:A.确定关键电流通路,布线时减少电流和信号关键路径输出电容Cout包围的区域。B.最小化高di / dt路径的环路面积,空引脚接PGND,输出电容靠近芯片的输出引脚可导致高di / dt环路的面积最小。C.将距离最短的固定接地平面置于关键路径是降低EMI的最有效的途径之一,多层PCB的ENI比双面板改善好许多。D.添加RC缓冲器,RC缓冲器应放在尽可能接近开关节点和电源接地,有效地抑制SW电压环。EMI得到改善。这几种方法也可以用在其它的终端产品的EMI电路改善中,例如:适合蓝牙音箱\便携式POS终端和电子烟应用及其它应用。通过本文的介绍,在实际的设计中,我们至少可以使用其中的某几种来完成EMI的改善,对工程师有很大的帮助。

  • 随着移动电源不是作为简单的充电宝,如增加蓝牙自拍功能,手电筒,验钞功能,读卡器等等,这些都对EMI提出了新的要求,本文具有很强的指导意义。

  •        作者的经验非常丰富分析的也十分正确我的方法显然没有作者的全面 

    每一个开关电源都有四个电流回路:(1)、电源开关交流回路;(2)、输出整流交流回路;(3)、输入信号源电流回路;(4)、输出负载电流回路。

    放置变压器建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似

      1.放置变压器  2.设计电源开关电流回路  3.设计输出整流器电流回路  4.连接到交流电源电路的控制电路

    然后考虑pcb的布局要符合以下原则:

      (1)首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。

      (2)放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集。

      (3)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,去耦电容尽量靠近器件的VCC。

      (4)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。

      (5)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。