集成隔離電源的隔離式RS-485/RS-422收發(fā)器
CA-IS3092W是集成隔離電源的隔離式RS-485/RS-422收發(fā)器，隔離電源的輸出VISO有5V和3.3V兩種選項(xiàng)，通過SEL管腳選擇，可提供最大負(fù)載100mA。芯片內(nèi)置微變壓器，由于變壓器尺寸和功率的限制，通過微型變壓器的開關(guān)頻率相對(duì)較高，到約70MHz。短時(shí)間內(nèi)大電流的切換會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，引起較大的di/dt及di/dt噪聲。器件工作所產(chǎn)生的噪聲落在30MHz至1GHz范圍內(nèi)，產(chǎn)生輻射干擾問題。
通過合適的PCB布局和其他方法的設(shè)計(jì)，此產(chǎn)品可以滿足在非屏蔽應(yīng)用環(huán)境下的EN55032的classA類輻射標(biāo)準(zhǔn)。下面介紹幾種抑制輻射的方法。
本文僅僅從電路上總結(jié)抑制輻射干擾的辦法，在芯片應(yīng)用中，整體方案可以加法拉第屏蔽罩，大幅度降低輻射干擾。
GNDA 和 GNDB 拼接電容
芯片內(nèi)部開關(guān)器件是其中一個(gè)噪聲源，芯片內(nèi)置的微型變壓器是另外一個(gè)噪聲源。理想的變壓器，僅僅流過變壓器原邊線圈中的電流耦合到副邊。但是，微型變壓器的漏感及初級(jí)的層間電容、原副邊之間的耦合電容等寄生參數(shù)則為寄生電流提供了耦合到副邊的通道。如果有一條通路，為這些寄生電流提供返回原邊的路徑，那么將不會(huì)產(chǎn)生很大的輻射。如果沒有這種路徑，這些寄生電流成為在次級(jí)側(cè)輸出 VISO 和 GNDB 上的共模電流，這些共模電流會(huì)形成偶極天線，產(chǎn)生較強(qiáng)的輻射干擾。
CA-3092W 芯片內(nèi)部已經(jīng)做了相應(yīng)的優(yōu)化措施， 盡可能地降低輻射干擾。在芯片應(yīng)用時(shí)，如果在原邊地和副邊地之間加入 Y 電容， 這些次級(jí)側(cè)的共模電流被 Y 電容旁路，返回初級(jí)。 Y 電容為共模電流提供一個(gè)低阻抗返回路徑， 大大降低輻射干擾。 Y 電容越大，相對(duì)效果越好。 隔離柵上的拼接電容為共模電流提供必要的低阻抗返回路徑，同時(shí)系統(tǒng)仍能保持所需的高壓隔離，如圖1 所示。
分立器件的 Y 電容耐壓存在分布電感， 導(dǎo)致高頻特性效果稍差。 使用 PCB 拼接電容更為可靠的一種方式。 當(dāng) PCB 的兩信號(hào)層大面積覆銅交疊時(shí)，就會(huì)形成一個(gè)電容。 這種拼接電容，分布電感極低，高頻特性比較好，可以覆蓋較寬的頻率。 拼接電容量計(jì)算如下：C=εr*ε0*S*/d 。
其中：
εr 為 PCB 兩層信號(hào)層的相對(duì)介電常數(shù)， 對(duì)于常用的 FR4 材料，其值約為 4.5；
ε0為自由空間的介電常數(shù) 8.854*10-12F/m；
S 為兩層信號(hào)層的交疊面積；
d 為兩信號(hào)層的相對(duì)間距。
拼接電容的大小與銅箔厚度關(guān)系不大，使用常規(guī)1OZ 厚度的銅箔即可。 如當(dāng) d 為 0.000456m， S 約為0.0022m2， 計(jì)算拼接電容為C=4.5*8.544*0.0022/0.000465pF=181.9pF。
初級(jí)地平面層和次級(jí)地平面層交疊，形式拼接電容。 由于爬電距離和電氣距離的要求，此拼接電容的距離應(yīng)不低于 0.4mm。 對(duì)于 4 層 PCB，一般應(yīng)置于中間兩層。如圖 2 所示。
拼接電容除了上述交疊的方式， 也可以采用浮動(dòng)式的拼接方式來實(shí)現(xiàn)。 如圖 3 所示？偟钠唇与娙菹喈(dāng)于 C1 和 C2 的串聯(lián)效果。
實(shí)驗(yàn)表明， 拼接電容提供了共模電電流返回初級(jí)側(cè)的路徑，減少對(duì)外輻射， 對(duì)于改善 RE 輻射起到較大的作用。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2022-06-09
