ZHCAF67 March   2025 TMCS1126 , TMCS1126-Q1 , TMCS1133 , TMCS1133-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2噪声如何耦合到系统中
    1. 2.1 传导发射和辐射发射
    2. 2.2 差模噪声与共模噪声
  6. 3传导发射设计技巧
    1. 3.1 TMCS112x 和 TMCS112x3x EMI 拓扑的设计
      1. 3.1.1 用于降低差模噪声的元件
      2. 3.1.2 用于降低共模噪声的元件
    2. 3.2 确保 EMI 抗扰性的布局注意事项
  7. 4总结
  8. 5参考资料

确保 EMI 抗扰性的布局注意事项

要确保稳健的抗 EMI 性能,首先要有一个良好的布局,不仅适用于 TMCS112x/3x,还适用于 PCB 上的所有元件。一般而言,包含四层或更多层的电路板提供了理想的返回路径方案,因为内层上的接地平面为所有信号提供了专用的返回路径;无论布线(无论是信号布线还是电源布线)铺设在何处,信号正下方总是存在一条返回路径。然而,较新的设计不断将更高的功率推向 PCB,因此需要采用新技术来帮助管理热问题。这可能会使内层平面复制导致对接地平面进行分段,或设计将层数减少到两层,从而进一步降低系统成本。尽管阻止 EMI 干扰源是最好的做法,但此举并非总是可行。在这些情况下,可以实现抗 EMI 设计,但必须考虑额外的步骤和最佳实践,以确保为性能而设计。通常,妥善做法是在信号正下方铺设返回路径。此外,在设计中布置 TMCS112x/3x 时,应考虑以下最佳实践:

  • 如果可能,请使用四层电路板。在内层上创建一个接地平面,以便为外层上布线的所有信号提供干净的返回路径。
    • 妥善做法是完全不要在接地位置进行布线。如果必须 要在接地位置布线,请务必优化布线布局,以尽可能减少接地平面的分离,因为这可能会将返回路径重新路由到不需要的区域,或增加信号中的环路尺寸
  • 尽可能将器件与高 EMI 源隔离。快速开关电感器环路和高电压开关节点是最大的关注点。
    • 电感随长度增加,随宽度减小。因此,高频电流路径需要尽可能宽且短。
  • 为了实现最低的 ESR,例如出色的高频响应,所有电容器的大小都需要调整为 0402 或 0603。通常,尺寸较小的器件可以产生极低的寄生效应,因此,这些较小的选项往往在高 EMI 环境中表现更好。
    • 至少要确保在器件的 V + 和接地引脚之间使用一个旁路电容器。
    • 如果使用多个旁路电容器,请确保将最低电容(以最高频率为目标)放置在最靠近器件的位置。执行此操作是为了确保在到达器件之前删除所有 HF 内容。如果最低电容放置在距离器件最远的位置,HF 内容可能会耦合到电容器之外的布线上,然后迁移到器件中。
  • 如有可能,用相应的返回路径屏蔽信号布线。大多数情况下,这可以是公共 GND。这项技术有助于降低非屏蔽布线对天线的影响。图 3-11提供了一个与此相关的示例。
 TMCS1126 布局示例,仅差模噪声图 3-11 TMCS1126 布局示例,仅差模噪声

对于同时存在较高 CM 噪声的设计,可以使用通过接地的其他隔离技术。图 3-12 展示了一个隔离 TMCS112x/3x 的 GND 的示例。这种技术能够有效地切断器件发出的噪声系统 GND,并确保 CM 噪声不会耦合到器件中。如果系统中不存在 CM 噪声,则 TMCS112x/3x 可以正常以 GND 为基准,并且不需要电容器 C8。如果使用此技术,还需要注意以下实践:

  • 铁氧体磁珠 (L1、L2、L4、L5) 的尺寸需要尽可能大,从而更大限度地增加 GND 平面之间的空间。
  • GND (C8) 之间的 100pF 拼接电容器 为高频辐射噪声提供了一条返回路径
    • 如果没有该电容器,辐射噪声可能会耦合到 TMCS GND 平面,并出现通向 MCU GND 的高阻抗返回路径。
    • 这会捕获 HF 噪声并强制噪声耦合到器件引脚中,因为这些引脚的阻抗低于铁氧体磁珠。
    • 该电容器在 HF 处提供低阻抗路径,将噪声返回到 MCU GND。
  • 仅当在系统中测得 CM 噪声时,才需要输入电容器 C1、C5 和 C6。请为该原理图中的所有元件放置焊盘以进行故障排查。
  • 虽然布局中未显示共模扼流圈,但可使用共模扼流圈代替 L1 和 L4,以进一步限制共模噪声进入器件。此处不需要同时使用铁氧体磁珠和扼流圈,否则只会进一步增加成本和元件数量。
 TMCS1126 布局示例,差模噪声和共模噪声图 3-12 TMCS1126 布局示例,差模噪声和共模噪声