降圧コンバータからの放射EMI

HF/VHF 範囲における EMC 放射の問題は、フライバック コンバータやバック コンバータなどのスイッチング モード電源 (SMPS) を備えた製品で一般的です。 通常、法定の EMC 制限を十分に超えて信号を放射するために高電力は必要ありません。

今月のトピックは、低電力製品 (数十ワット) からの VHF 範囲での EMC 放射の問題のトラブルシューティングに関連しています。

図 1 は、半無響室で得られた放射電界と CISPR 限界の関係です。製品は地面から 1.0 m 上、木のテーブル上、受信アンテナ (水平偏波) から 3.0 m の位置に設置されています。

図 1: テストによる放射 EMC 問題。

元のシステムの規制に準拠していない (緑色のトレース) は 145 MHz 付近にありました。 製品のアンテナは主電源ケーブルでした（ケーブルの動きと大きなトロイダルフェライトを使用して確認しました）。

いつものように（そして推奨されていますが）、プロジェクトの次のステップは、EMI 信号の発生源を見つけて、低コスト/サイズのソリューションを見つけることでした。

近接場プローブは、2 つの小さな PCB (プリント回路基板)、いくつかのケーブル、小さなキーパッド、ディスプレイ、金属製の箱など、機器の部品の周囲で使用されました。 EMI の発生源は、PCB の 1 つ内の LM25010SD デバイスの周囲にありました。 このデバイスは、National Semiconductor (現 Texas Instruments) の 42V、1.0A 降圧降圧スイッチング レギュレータです。

コンバーターは 200 kHz 付近でスイッチングしていましたが、どのようにしてそのような「低周波」回路が VHF 信号を生成しているのでしょうか?

バックコンバータは、そのシンプルさと低コストのため、多くの民生品、コンピュータ製品、通信製品に組み込まれている降圧DC-DCコンバータです。 降圧コンバータは、図 2 に示すように、インダクタ、コンデンサ、トランジスタとダイオード スイッチを使用したスイッチモード電源 (SMPS) で、エネルギーをインダクタに蓄積し、定期的に負荷に放電します。

図 2: 降圧コンバータの回路図と Q1 がオンおよびオフの場合の動作。

このトポロジの完全な説明は、このテーマに関する多くの書籍に記載されています。

この問題を理解するために、磁気近接場プローブ信号を再度使用したところ、図 2 のトレース (A) と (B) で非常に高いアクティビティが検出されました。

図 3a の写真に示すように、1 GHz の電流プローブを使用して、Agilent DSO7104B のダイオード D1 を流れる電流 (赤色のトレース) を視覚化しました。

降圧理論分析からわかるように、ダイオードを流れる電流は三角形に近かったが、ダイオードがオフになった時点で高速過渡現象が見られました。

電流プローブ測定を拡大してみると、図 3b に示すように、146.2 MHz で高周波リンギング (青いトレース) が確認されました。 この信号は、コンバーター上部の近接場プローブからの信号と比較されます (ピンクのトレース)。

図 3: ダイオード電流とカソード電圧 (a)、およびダイオード電流とニアフィールド プローブの詳細 (b)。

ダイオード回復効果による共振動作に減衰を加えるために、LM25010SD の出力 (MOSFET 出力) と直列に小さな SMD フェライト ビーズがトレース (A) に含まれています。

電流ダイオード測定のリンギングが消え、半無響室で新しいテストが行​​われ、図 4 の固定システムの黒い曲線が得られました。

図 4: 元の排出量 (緑) と最終的な排出量 (黒)。

私の最後のアドバイス: EMC で失敗した場合は、内部発振器、減衰共振、または寄生発振から発生源を特定するようにしてください。 原因がわかれば、解決策はより効果的で、安価で、小規模なものになります。

アルトゥーロ・メディアーノ修士号を取得しました。 サラゴサ大学 (スペイン) で電気工学の博士号 (1990 年) と博士号 (1997 年) を取得し、1992 年から EMI/EMC/RF/SI の教授職を務めています。1990 年からは研究開発に携わっています。スペイン、米国、スイス、フランス、英国、イタリア、ベルギー、ドイツ、カナダ、オランダ、ポルトガル、シンガポール。 彼は、I3A (サラゴサ大学) の EMI/EMC/SI および RF 分野の設計、診断、トラブルシューティング、トレーニングを行う専門研究所である The HF-Magic Lab® の創設者であり、2011 年からはBesser Associates (米国カリフォルニア州) は、米国、特にシリコン バレー/サンフランシスコ ベイエリアで EMI/EMC/SI/RF 科目の公開およびオンサイト コースを提供しています。 彼は IEEE の上級会員であり、1999 年からマイクロ波理論技術協会の MTT-17 (HF/VHF/UHF) 技術委員会の正会員 (2013 年から 2016 年まで委員長) であり、電磁両立性協会の会員でもあります。 Arturo には、[email protected] で連絡できます。 ウェブサイト: www.cartoontronics.com。

アルトゥーロ・メディアノエムセミ実践的なヒント

アルトゥーロ・メディアーノは修士号を取得しました。 サラゴサ大学 (スペイン) で電気工学の博士号 (1990 年) と博士号 (1997 年) を取得し、1992 年から EMI/EMC/RF/SI の教授職を務めています。1990 年からは研究開発に携わっています。スペイン、米国、スイス、フランス、英国、イタリア、ベルギー、ドイツ、カナダ、オランダ、ポルトガル、シンガポール。 彼は、I3A (サラゴサ大学) の EMI/EMC/SI および RF 分野の設計、診断、トラブルシューティング、トレーニングを行う専門研究所である The HF-Magic Lab® の創設者であり、2011 年からはBesser Associates (米国カリフォルニア州) は、米国、特にシリコン バレー/サンフランシスコ ベイエリアで EMI/EMC/SI/RF 科目の公開およびオンサイト コースを提供しています。 彼は IEEE の上級会員であり、1999 年からマイクロ波理論技術協会の MTT-17 (HF/VHF/UHF) 技術委員会の正会員 (2013 年から 2016 年まで委員長) であり、電磁両立性協会の会員でもあります。

こんにちは、アルトゥーロ メディアーノ博士!この場合、フェライトビーズには正確に何が必要なのか興味があります。

ヴィタリ

つまり、どれですか？

あなたのメールアドレスが公開されることはありません。

コメント

名前*

Eメール*

Webサイト

次回コメントするときのために、このブラウザに名前、メールアドレス、ウェブサイトを保存してください。

D