電子系統(tǒng)需要實(shí)施隔離，它的作用是保護(hù)人員和設(shè)備不受高電壓的影響，或者僅僅是消除PCB上不需要的接地回路。在各種各樣的應(yīng)用中，包括工廠和工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備、通信和消費(fèi)類產(chǎn)品，它都是一個(gè)基本設(shè)計(jì)元素。
近日，ADI接口與隔離產(chǎn)品中國區(qū)業(yè)務(wù)拓展專家陳捷先生做客ADI智庫在線課程直播，從隔離技術(shù)的前景展望看集成電路發(fā)展到 EMI 挑戰(zhàn)及目前主要解決方法延展至ADI新一代具有低輻射發(fā)射的isoPower的產(chǎn)品綜述。
全面考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)的EMC挑戰(zhàn)
眾所知周，芯片級(jí)隔離電源的進(jìn)步可以大大降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，減少元路件數(shù)量，同時(shí)通過多個(gè)隔離電源實(shí)現(xiàn)空間受限應(yīng)用。
輻射發(fā)射一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，使用50MHz至200MHz的頻率來減小變壓器尺寸會(huì)帶來輻射的增加：
-
-
無返回途徑：這些電流不能穿過隔離柵，沒有返回的物理途徑，會(huì)形成偶極天線，進(jìn)而產(chǎn)生輻射
-
環(huán)路面積：VISOOUT和GND2引腳連接到平面會(huì)增加環(huán)路面積和輻射
-
拼接電容：為減少偶極輻射，需要為高頻共模電流提供一個(gè)低阻抗返回路徑
隔離電源技術(shù)：工作原理
挑戰(zhàn)：輻射發(fā)射增加
產(chǎn)品上市前，必須符合EMC規(guī)定。將變壓器和所需的電路集成到更小的封裝中會(huì)產(chǎn)生EMI，因此需要采用復(fù)雜且成本高昂的RE抑制技術(shù)，以滿足電磁兼容性（EMC）法規(guī)的要求。
據(jù)報(bào)道，50%的產(chǎn)品首次EMC測試都以失敗告終。這可能是因?yàn)槿狈ο嚓P(guān)知識(shí)，且未能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的早期應(yīng)用EMC設(shè)計(jì)技術(shù)。
想要最大限度地縮短設(shè)計(jì)時(shí)間和降低項(xiàng)目成本，在項(xiàng)目開始時(shí)就進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。組件的選擇和放置也很重要。將符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的器件納入選擇和設(shè)計(jì)可以提高合規(guī)性。
與使用分立
式變壓器的傳統(tǒng)方法相
比，將變壓器和電路集成到芯片級(jí)封裝中可減少組件數(shù)量，進(jìn)而大大節(jié)省PCB空間，但可能會(huì)引入更高的輻射發(fā)射。
輻射發(fā)射抑制技術(shù)會(huì)使PCB的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，或需要額外組件，因此
可能會(huì)抵消集成變壓器所節(jié)省的成本和空間。
例如，在PCB級(jí)別抑制輻射發(fā)射的一種常見方法是為CM電流形成一個(gè)從次級(jí)端至初級(jí)端的低阻抗路徑，從而降低RE水平。
要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以在初級(jí)端和次級(jí)端之間使用旁路電容。
該旁路電容可以是分立式電容，也可以是嵌入式夾層電容。
分立式電容是最簡單的解決方案，可能是有引線或表面安裝組件。它還具有適用于2層PCB的優(yōu)點(diǎn)，但分立式電容價(jià)格昂貴且體積龐大，會(huì)占用寶貴的PCB空間，特別是在可能堆疊了多個(gè)組件的隔離柵旁。
另一個(gè)不是很理想的解決方案是使用嵌入式旁路電容，當(dāng)PCB中的兩個(gè)面重合時(shí)就會(huì)形成該電容。此類電容具有一些非常有用的特性，原因在于平行板電容的電感極低，因此在更大的頻率范圍內(nèi)都有效。它可以提高發(fā)射性能，但因?yàn)樾枰远x層厚來獲得正確的電容，且PCB需要四層或更多層，所以設(shè)計(jì)復(fù)雜性和成本都會(huì)增高。此外，還必須通過隔離的方式，確保內(nèi)部重疊層的間距滿足相關(guān)隔離標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的最低距離標(biāo)準(zhǔn)。
無論是分立式還是嵌入式，使用旁路電容都不是理想的抑制技術(shù)。它雖然可以幫助減少輻射發(fā)射，卻要以增加組件、采用復(fù)雜的PCB布局和提高瞬態(tài)敏感性為代價(jià)。理想的抑制技術(shù)不需要采用旁路電容，因此可以降低成本和PCB設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
新一代isoPower
系列產(chǎn)品采用創(chuàng)新的設(shè)計(jì)技術(shù)，可以避免產(chǎn)生大量輻射發(fā)射，甚至在沒有旁路電容的2層板上也不例外。
ADuM5020和ADuM5028在以大幅裕量滿足CISPR22/EN55022B類限制的同時(shí)，可以分別跨隔離柵提供500
mW和330mW功率。
ADuM5020采用16引腳寬體SOIC封裝，而對(duì)于ADuM5028，可以選擇的最小封裝是8引腳SOIC。ADuM5020/ADuM5028提供3V和5V兩種電源選項(xiàng)，以及3kV rms額定隔離。
為了減少輻射發(fā)射，ADuM5020/ADuM5028具有出色的線圈對(duì)稱性和線圈驅(qū)動(dòng)電路，有助于將通過隔離柵的CM電流傳輸最小化。擴(kuò)頻技術(shù)也被用來降低某一特定頻率的噪聲濃度，并將輻射發(fā)射能量擴(kuò)散到更廣泛的頻段。在次級(jí)端使用低價(jià)鐵氧體磁珠會(huì)進(jìn)一步減少輻射發(fā)射。在RE合規(guī)測試期間，這些技術(shù)可以改善峰值和準(zhǔn)峰值測量水平。
更多EMI測試設(shè)置與測試結(jié)果，請(qǐng)掃碼查看。
不知道新型isoPower的技術(shù)優(yōu)勢有沒有打動(dòng)您呢？在文末留言互動(dòng)，即有機(jī)會(huì)被本月的“小幸運(yùn)”砸中哦~
免責(zé)聲明：本文內(nèi)容由21ic獲得授權(quán)后發(fā)布，版權(quán)歸原作者所有，本平臺(tái)僅提供信息存儲(chǔ)服務(wù)。文章僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表本平臺(tái)立場，如有問題，請(qǐng)聯(lián)系我們，謝謝！
下載文檔
