一.电磁干扰EMI问题:
目前厂内常用到的CPU的RADIATION发射普遍比较高.特别是用到较高BUS频率的HC08系列,如厂内使用的MR32及GP32。CPU辐射成了EMI的瓶颈。
二.PLL部分
PLL锁相环是将晶振倍频升成BUS工作频率的方块,内部方块图见右图。由于为CPU内高频部分,它发射了大量的NOISE,我们可以探测到其发射的途径有两个:
(1)CPUPLL方块的自身对外辐射。
(2)通过与PLL连接的TRACE形成的天线对外发射。
此部分的NOISE的特征为尖峰间隔等于内部BUS频率
7.35MHZ见下图。
INVERTER CNTL中MR32的
RADIATION干扰
改善对策:
1.加强PLL外接的TRACE的去藕,将CGM方块单独的电源VDDA和VSSA的去藕贴片电容104移近CPU PIN脚以减少对TRACE的干扰,
2.晶振移近CPU以减少发射天线.
改善前后效果对比
读数对比
三.长发射天线发射能力的抑制
在应用中,我们尽量减短与CPU相连的TRACE(发射天线)的长度,使其小于入/4,实际在51151U中,开机排线较长,其远端离CPU为340MM.并且拔掉排线后辐射图上有一频段有明显下降.
219MHz为干扰频段中心:
入/4=0.25*1/219MHz=342MM与原端距离相符。
排线天线发射抑制前的RADIATION
排线发射改善:
在开机10P排线的两端各PIN对GND加102贴片电容,旁路排线上的共模电压。
加电容抑制长天线发射后效果
四:高频传输线反射及过激的抑制
GP32在51151U应用中,有一PIN脚作为SIN.pwm输出,其频率为7.6KHZ,我们发现其传输信号上有由于阻抗匹配问题导致过激震荡现象,此过激震荡引发EMI发射。
目前使用的CPU为CMOS工艺,上拉和下拉电阻都为600HM左右,但仍小于PCB TRACE的Zo(几百OHM左右),在负载阻抗大时仍会产生反射震荡。
有过激现象时的RADIATION
反射改善
通过AC阻抗匹配(适用于周期出现的信号),在靠近CPU PIN脚加入RC网络(R=Zo,C=102),可以很好地消除过激,如下图。
实际测试中,发现去掉R也有相似的效果,故终采用102消除过激。
改善后EMI图形
电磁干扰EMI设计结论:
1.通过对电源的正确去藕处理,及晶振部分的合理布线,可得到事半功倍的效果。
2.尽量减少长走线,避免形成强发射天线。
3.周期高频信号线注意阻抗匹配,尽量避免走贯孔,形成阻抗断点从而造成反射。
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