Problema EMI: timbre en la distribución de la fuente de alimentación del modo de conmutación (5V - 3V3)

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Estoy trabajando en un dispositivo que se está probando para pasar las emisiones FCC parte B (CSRR 22) . En un ángulo y polarización (Vertical), el dispositivo falla, ya que tiene emisiones en el rango de 100-200 Mhz que superan el umbral.

El resultado de la prueba muestra dos picos característicos en 145Mhz y 128Mhz . Una fuente de ruido de banda más ancha está sonando. El timbre tiene múltiples componentes armónicos.

Problema

La PCB tiene 2 fuentes de alimentación de modo de conmutación (SMPS) Estos son chips de la serie Semtec TS30011 / 12/13. ( DATASHEET ) Tras una inspección más detallada, hay un sonido en la salida de potencia (antes de la etapa del inductor) SMPS 1 tiene un anillo a 145MHz mientras que SMPS2 tiene un anillo a 128Mhz. Vale la pena señalar que tienen diferentes cargas en ellos. Sus esquemas son idénticos , su diseño es algo diferente, pero el 80% es el mismo.

  1. ¿Qué opciones de diseño tengo para reducir el ruido EMI?
  2. Estoy ocupado ajustando el grosor del rastro que entra en el inductor para reducir la capacitancia parásita

Tenga en cuenta que hay un vertido de GND que no se ve en el diseño que une a todos los casquillos bastante bien

No sé cómo ajustar los componentes del filtro para reducir el timbre.

Resultados de la prueba (3M, Vertical pol.)

Esquemasydiseñode1

Estopuedesolucionarsecolocandounnúcleodeferritaenelcabledealimentaciónquevaaldispositivo,sinembargo,estanoesunasoluciónóptimaporvariasrazonesestéticasydecosto.

Medicionespreviasdelinductor

DiseñodeambosSMPSunoalladodelotro

LareferenciadetodaslasejecucionesaGNDqueestáoculta,lacapadepotenciadebajosuministraaVina5-12V,cadaunodeellosestáfijoalasalida3V3

    
pregunta Kieran Duggan

2 respuestas

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Los nodos de conmutación son muy cortos, lo que es bueno. Pero no entiendo los apéndices en las trazas al inductor, debe eliminarlas junto con las dos vías de GND adicionales. Esto no es muy útil.

Incluso si hubiera una capa de GND, no haría que los planos naranjas pasaran por debajo de los inductores. Haga lo mismo para L1 que para L2, nada debajo del inductor. Evitarías cualquier acoplamiento.

Realmente creo que los capacitores de salida son demasiado altos. Semtech recomienda un típico 44 µF y está a 200 µF. Intenta quitar el capacitor de 150µF.

TambiénintenteaumentarlasvíasdeGNDdeC11,C62yC10,C42,conalmenos2víasdeGNDcadauna,porquesitieneunacorrientede3A,fluiráatravésdesolodosvíasdeGNDpero6víasdepotencia.LomismoparaellímitededesacoplamientoC4,intentealmenos2víasGND.

Edit:RealmentenoentiendoelusodeuncordóndeferritayunamortiguadoralfinaldeunSMPS.LosFBseusanmásparaevitarqueunrieleléctricodevuelvaelruidoalrielprincipal,porejemploconelrieldepotenciaPLL.Perolatensióndespuésdequeuninductorprincipaldebeestardentrodelatoleranciaalruido,especialmenteparaunrielde3.3V.

EsposiblequesueneuntimbredebidoalusoincorrectodeFB.MirelafrecuenciaderesonanciaLCenestedocumentodeAnalogDevices: enlace

    
respondido por el zeqL
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El diseño tiene el sonido clásico en el borde de conmutación. La causa típica del sonido son las inductancias parásitas en los transistores de conmutación, que forman circuitos de tanques parásitos junto con otros parásitos. El zumbido es causado por el cambio demasiado rápido de los bordes. Hay una buena nota de aplicación 045 de Richtek que tiene varios consejos sobre cómo reducir o elimina el problema.

Como también puedo ver, los esquemas de referencia del fabricante (y las placas de prueba) incluyen un diodo de "captura" (Schottky), que falta en el diseño. Los parásitos del diodo podrían ayudar a estabilizar / amortiguar el timbre en el lado del interruptor [incluso si el diodo es opcional para el convertidor síncrono].

CLARIFICACIÓN: El diseño de referencia del fabricante de SEMTECH utiliza PMED4030ER "opcional", con 115 diodos en su tarjeta de prueba / demostración, que tiene 250 pF de capacitancia parásita a 1 V. Orden de 330pF / 9 ohmios para suprimir el timbre. Por lo tanto, es muy probable que el diodo pueda mejorar la eficiencia del conmutador Y reducir el timbre.

    
respondido por el Ale..chenski

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