一.電磁干擾EMI問題:
目前廠內(nèi)常用到的CPU的RADIATION發(fā)射普遍比較高.特別是用到較高BUS頻率的HC08系列,如廠內(nèi)使用的MR32及GP32。CPU輻射成了EMI的瓶頸。
二.PLL部分
PLL鎖相環(huán)是將晶振倍頻升成BUS工作頻率的方塊,內(nèi)部方塊圖見右圖。由于為CPU內(nèi)高頻部分,它發(fā)射了大量的NOISE,我們可以探測到其發(fā)射的途徑有兩個:
(1)CPUPLL方塊的自身對外輻射。
(2)通過與PLL連接的TRACE形成的天線對外發(fā)射。
此部分的NOISE的特征為尖峰間隔等于內(nèi)部BUS頻率
7.35MHZ見下圖。
INVERTER CNTL中MR32的
RADIATION干擾
改善對策:
1.加強PLL外接的TRACE的去藕,將CGM方塊單獨的電源VDDA和VSSA的去藕貼片電容104移近CPU PIN腳以減少對TRACE的干擾,
2.晶振移近CPU以減少發(fā)射天線.
改善前后效果對比
讀數(shù)對比
三.長發(fā)射天線發(fā)射能力的抑制
在應(yīng)用中,我們盡量減短與CPU相連的TRACE(發(fā)射天線)的長度,使其小于入/4,實際在51151U中,開機排線較長,其遠端離CPU為340MM.并且拔掉排線后輻射圖上有一頻段有明顯下降.
219MHz為干擾頻段中心:
入/4=0.25*1/219MHz=342MM與原端距離相符。
排線天線發(fā)射抑制前的RADIATION
排線發(fā)射改善:
在開機10P排線的兩端各PIN對GND加102貼片電容,旁路排線上的共模電壓。
加電容抑制長天線發(fā)射后效果
四:高頻傳輸線反射及過激的抑制
GP32在51151U應(yīng)用中,有一PIN腳作為SIN.pwm輸出,其頻率為7.6KHZ,我們發(fā)現(xiàn)其傳輸信號上有由于阻抗匹配問題導(dǎo)致過激震蕩現(xiàn)象,此過激震蕩引發(fā)EMI發(fā)射。
目前使用的CPU為CMOS工藝,上拉和下拉電阻都為600HM左右,但仍小于PCB TRACE的Zo(幾百OHM左右),在負載阻抗大時仍會產(chǎn)生反射震蕩。
有過激現(xiàn)象時的RADIATION
反射改善
通過AC阻抗匹配(適用于周期出現(xiàn)的信號),在靠近CPU PIN腳加入RC網(wǎng)絡(luò)(R=Zo,C=102),可以很好地消除過激,如下圖。
實際測試中,發(fā)現(xiàn)去掉R也有相似的效果,故終采用102消除過激。
改善后EMI圖形
電磁干擾EMI設(shè)計結(jié)論:
1.通過對電源的正確去藕處理,及晶振部分的合理布線,可得到事半功倍的效果。
2.盡量減少長走線,避免形成強發(fā)射天線。
3.周期高頻信號線注意阻抗匹配,盡量避免走貫孔,形成阻抗斷點從而造成反射。
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