. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra

Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra

Článek popisuje omezení elektromagnetického vyzařování elektronickými obvody s využitím techniky rozprostřeného spektra (Spread spektrum).

Také se vám již stalo, že jste na zdroji měřili úroveň vyzařování a bez ohledu na způsob filtrace byla stále několik dB mimo specifikaci? V následujícím článku se zaměříme na techniku, která vám pomůže splnit požadavky na vyzařování, nebo s její pomocí můžete omezit velikost nutné filtrace. Základem této techniky je úprava spínací frekvence regulátoru s cílem dosažení rozprostřeného spektra. Tedy jinými slovy, dosáhnout roztažení obvykle úzkopásmového vyzařování na širokopásmové, čímž se automaticky zajistí i omezení velikosti harmonických signálů. Všimněte si však, že celkové EMI se nijak nesníží, pouze dojde k jeho redistribuci.

V praxi se v podobných případech používá jednoduchá frekvenční (FM) modulace, obsahující dvě proměnné hodnoty, které jsou neustále měněny. Modulační frekvence je obvykle označována jako fm a velikost, nebo také rozsah, modulace jako ?f. Modulační index (ß) je poměr těchto hodnot:

ß =Δf/fm

Obrázek 1a ukazuje vliv různých modulačních indexů na výsledné spektrum. S ß = 0, není frekvence nijak modulována (rozmítána) a výsledkem je tak jediná spektrální čára. Při ß = 1 se frekvenční spektrum začne rozšiřovat kolem střední frekvence, jejíž amplituda klesne o 20%. Při ß = 2 je spektrum rozprostřeno ještě více a největší frekvenční složka má již jen 60% původní velikosti. Ke kvantifikaci energie v uvedeném spektru může být s výhodou použita teorie frekvenční modulace. Carsonovo pravidlo říká, že nejvíce energie je obsaženo v šířce pásma 2 * (Δf + fm). Obrázek 1b dále ukazuje možnost většího rozptylu spektra a dosažení útlumu i více než 12 dB v maximální amplitudě, což přináší již velice výrazné omezení EMI.


Obr. 1: Modulace pracovní frekvence napájecího zdroje vede k výraznému omezení EMI

Výběr modulační frekvence a frekvenčního posunu jsou důležitým krokem. V první řadě by měla být modulační frekvence vyšší než šířka pásma EMI přijímače. Tím je zajištěno, že přijímač nebude mít nikdy šanci měřit celé spektrum rozložené energie. Nicméně, pokud se zároveň zvolí příliš vysoká pracovní frekvence, mohl by vzniknout problém v regulační smyčce obvodu. Výsledkem by v takovém případě byla zhoršená schopnost obvodu, omezit odpovídajícím způsobem kolísání výstupního napětí. Kromě toho by se modulace mohla promítnout i do zvýšeného šumu a zvlnění v napájení. Z toho plyne, že modulační frekvence by neměla být volena příliš vysoká, obvykle postačí použití frekvence ze slyšitelného pásma. Z obrázku 1b je zřejmé, že mnohem vhodnější je vyšší rozdíl mezi nosnou a modulační frekvencí. Je však třeba počítat s odpovídajícím dopadem na vlastní konstrukci zdroje. Jmenovitě je možné zmínit především transformátor, který musí být vhodný i pro nižší provozní frekvenci. Podobně i výstupní filtrační kondenzátory musí být schopny zvládnout zvýšené zvlnění proudu v důsledku nižší provozní frekvence.

Obrázek 2 porovnává naměřený výkon EMI s a bez frekvenční modulace. Použit je přitom modulační index s hodnotou čtyři. Jak se dalo očekávat, snížení EMI je v řádech až 8 dB vůči základní intenzitě. Na uvedených snímcích jsou však snadno rozeznatelné i další aspekty uvedené techniky. Předně je to harmonické rozložení v kmitočtových pásmech v souvislosti s jejich řádem. Tedy kupříkladu třetí harmonický signál má až trojnásobnou šíři v porovnání se základní frekvencí. To se opakuje i na vyšších frekvencích, které tvoří i výrazně vyšší úrovně než jakou má nyní výchozí frekvence. V důsledku toho není tato technika vhodná pro použití v nízkošumových systémech. Nicméně, ve většině případů je možné získat prospěch z rozložení vyzařování do širšího frekvenčního spektra a požadavku na menší a levnější EMI filtr.


Obr. 2: Rozprostřené frekvenční spektrum napájecího zdroje snižuje intenzitu výchozí frekvence, ovšem zvyšuje šum

Za pomoc na tomto článku si mé poděkování zaslouží John Rice a Mike Segal, ze společnosti Texas Instruments.

V příštím díle seriálu Power Tips se podíváme na chování jednotlivých komponent zdroje při zvýšené teplotě.

Reference:
1) “Reduction of Power Supply EMI Emissions by Switching Frequency Modulation,” Feng and Chen, IEEE Transactions on Power Electronics, 1994.
2) “EMI Filter Design, SEM1500, Topic 1”: http://focus.ti.com/docs/training/catalog/events/event.jhtml?sku=SEM403002

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments








GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře (3):

Zobrazit starší 30 dnů (3)...

host
3. Dne 30. 08. 2010 v 12:23 zaslal host
Bez titulku
Ano, Spread spektrum je určeno pro výrobce, aby získaly shodu, CE a další. Využívá ho dnes většina nových zařízení, protože měřicí přístroje v laboratořích nedokáží změřit celé spektrum a vyzařovaná energie je tak zdánlivě menší. Dobrý výrobce ale umožní uživatelské vypnutí, my to ve svých produktech taky tak děláme.


Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
SIM900 - GSM modul GPRS class 10 Quadband
GSM Quadband modul s podporou datových přenosů třídy GPRS class 10
Skladem od 415 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007