Цель данной статьи — помочь читателю сделать процесс выбора экранирующих материалов для РЭА более осознанным, простым и эффективным, особенно для решения проблем подавления электромагнитных помех в условиях ограниченного пространства. Статья написана на базе публикаций [1, 2] компании TDK, а детально разобраться в проблеме выполнения требований по ЭМС вам поможет серия материалов под общим названием «Электромагнитная совместимость: проблема, от которой не уйти», начатая с публикации в [3].

Основной задачей при проектировании современного электронного оборудования является не только обеспечение заданных рабочих параметров, но и выполнение требований по электромагнитной совместимости (ЭМС) [1]. Для решения этой задачи необходим комплексный подход. Публикуемая статья является переводом авторской публикации [2] и продолжает серию статей [3–4] одного из ведущих специалистов в этой области.

Основная задача при проектировании современного электронного оборудования самого различного назначения — не только достижение заданной, как сейчас принято говорить, производительности, но и выполнение требований по электромагнитной совместимости (ЭМС) [1]. В решении проблемы ЭМС нет мелочей, и наравне со схемными и общими конструктивными решениями особого внимания требует еще и дизайн печатной платы. Предлагаемая статья является продолжением предыдущей публикации [2] и основана на новой, четвертой и последней, публикации в блоге «The EMC Blog» (The EDN Network) [3].

Оборудованию, в основе которого лежит генерация, преобразование или использование электрической энергии, требуется подтверждение того факта, что оно не будет создавать проблем ни само себе, ни каким­либо внешним устройствам, то есть выполнять требования по электромагнитной совместимости (ЭМС). Эти требования установлены стандартами, их выполнение является обязательным. Еще до выхода на рынок следует подтвердить соответствие вашего продукта требованиям по уровню электромагнитных помех (ЭМП) и по обеспечению ЭМС в независимом и аккредитованном испытательном центре. ЭМС — это проблема, от которой не уйти, и решать ее нужно с самых ранних стадий проекта [1]. Статья написана на основе авторского перевода рекомендаций известной своими контрольно­измерительными приборами компании Tektronix [2] с рядом дополнений, она дает советы о том, как сделать это оптимально, без чрезмерных потерь времени и дополнительных финансовых затрат.

Как известно, предварительное тестирование во время разработки изделия на соответствие стандартам электромагнитной совместимости (ЭМС) часто является необходимым условием для сертификации изделия. Предлагаемая статья ставит целью ознакомить читателей с бюджетным предложением от тайваньской компании Good Will Instrument Co., которое поможет осуществить такое тестирование.

Элементы высокоскоростных цифровых цепей, становясь при определенных условиях антеннами, создают электромагнитные помехи. Для их устранения необходимо добиться того, чтобы все токи циркулировали по замкнутым контурам минимальной площади. Если этого не сделать, требования к допустимому уровню помех не будут соблюдены, повысится чувствительность к внешним источникам шума, и работа приложения станет ненадежной. В статье рассматриваются способы, позволяющие избежать появления нежелательных источников шума.

Если посмотреть на платы современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) — портативные, мобильные устройства и устройства «Интернета вещей» (Internet of Things, IoT), то довольно часто на них можно увидеть сразу несколько встроенных DC/DC­преобразователей. Однако если устройство использует беспроводные или сотовые технологии, а также приемники системы GPS, то электромагнитные помехи (ЭМП) от этих преобразователей (которые обычно имеют частоты переключения 1–3 МГц) могут оказать влияние на производительность приемников модулей беспроводной связи.

Основной задачей при проектировании современного электронного оборудования самого различного назначения становится не только достижение заданной производительности, но и выполнение требований по электромагнитной совместимости (ЭМС) [1]. В проблеме ЭМС нет мелочей, и наравне со схемными и общими конструктивными решениями особого внимания требует дизайн печатной платы. Предлагаемая статья является переводом трех публикаций автора в блоге «The EMC Blog» (The EDN Network) [2–4].

Электромагнитные помехи (ЭМП) всегда являются потенциальной проблемой для импульсных источников питания, причем в силу самой их природы преобразования энергии. Это проблема касается как преобразования напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока (AC/DC), так и напряжения постоянного тока в напряжение постоянного тока (DC/DC). Современные решения преобразователей могут хорошо работать с точки зрения излучения ЭМП и устойчивости к их воздействию, но для достижения наилучших результатов должны быть выполнены соответствующие внешние подключения. Иногда для удовлетворения конкретних требований приложения хватает входных и выходных конденсаторов, а иногда им необходима дополнительная фильтрация. Однако неправильно спроектированный и просто конструктивно неверно выполненный фильтр может на практике не улучшить ситуацию, а усугубить проблему ЭМП. В этой статье приводятся некоторые рекомендации по достижению наилучшей производительности в части ЭМП для AC/DC­ и DC/DC­преобразователей, в том числе и при использовании внешних помехоподавляющих фильтров.
 

Фильтры, выполненные на катушках индуктивности и конденсаторах, обычно устанавливаются на входы и выходы импульсных DC/DC­преобразователей, чтобы уменьшить отраженный пульсирующий ток и выходные шумы, а также обеспечить соответствие требованиям к электромагнитной совместимости (ЭМС). Рабочие характеристики во всем диапазоне частот у катушек индуктивности с одинаковыми базовыми характеристиками (номинальными значениями индуктивности и тока) у разных поставщиков могут существенно различаться. В результате из­-за высоких кондуктивных (наведенных) и излучаемых ЭМП не соблюдаются требования к ЭМС. В статье рассматриваются характеристики катушек индуктивностей и причины их изменения в области высоких частот.

В статье рассматривается оригинальный подход к решению проблемы минимизации синфазных ЭМП. Подробно анализируется влияние паразитных емкостей трансформатора на уровень синфазного шума источника питания. На основе предложенной модели синфазного шума предлагаются два новых метода его уменьшения путем взаимной компенсации. Результаты эксперимента показывают, что при использовании этих методов уровень синфазных шумов в AC/DC-­преобразователях значительно снижается.

В статье рассматриваются синфазные электромагнитные помехи, генерируемые обратноходовым преобразователем. Главным отличием изолированного преобразователя является наличие разделительного трансформатора, из­-за которого анализ синфазных помех в изолированном преобразователе отличается от такового в неизолированном аналоге.