Pagsusuri at Pagpapagaan ng Ingay ng Suplay ng Kuryente sa Proseso ng Disenyo ng PCB na May Mataas na Frequency

Sa mataas na dalas na PCBs, ang ingay ng power supply ay namumukod-tangi bilang isang mahalagang anyo ng interference. Ang artikulong ito ay nagsasagawa ng komprehensibong pagsusuri sa mga katangian at pinagmulan ng ingay ng power supply sa mga high-frequency PCB, at nag-aalok ng praktikal at epektibong mga solusyon batay sa mga aplikasyon sa inhenyeriya.

A.Pagsusuri ng Ingay ng Suplay ng Kuryente

Ang ingay ng power supply ay tumutukoy sa ingay na nalilikha o naaantala ng power supply mismo. Ang interference na ito ay makikita sa mga sumusunod na aspeto:

1. Naipamahaging ingay na nagreresulta mula salikas na impedance ng suplay ng kuryente. Sa mga high-frequency circuit, ang ingay ng suplay ng kuryente ay may malaking epekto sa mga high-frequency signal. Samakatuwid, ang unang kinakailangan ay isang low-noisesuplay ng kuryentePantay na mahalaga ang malinis na lupa at suplay ng kuryente.

Sa isang mainam na senaryo, ang suplay ng kuryente ay magigingwalang impedance, na nagreresulta sa walang ingay. Gayunpaman, sa pagsasagawa, ang power supply ay nagtataglay ng isang tiyak na impedance, na ipinamamahagi sa buong power supply, na humahantong sa superimposition ng ingay. Kaya naman, dapat gawin ang mga pagsisikap upang mabawasan ang impedance ng power supply. Mas mainam na magkaroon ng nakalaang eroplanong de-kuryenteatpatag na lupaSa disenyo ng high-frequency circuit, karaniwang mas epektibo ang pagdidisenyo ng power supply nang patong-patong kaysa sa bus format, na tinitiyak na ang loop ay palaging sumusunod sa landas na may pinakamababang impedance. Bukod pa rito, ang power board ay nagbibigay ngsignal looppara sa lahat ng signal na nalilikha at natatanggap sa PCB, sa gayon ay nababawasan ang signal loop at nababawasan ang ingay.

2. Panghihimasok sa Common Mode Field: Ang ganitong uri ng panghihimasok ay tumutukoy sa ingay sa pagitan ng power supply at ng ground. Ito ay nagmumula sa panghihimasok na dulot ng isang loop na nabuo ng nagambalang circuit at ng common mode voltage na nagreresulta mula sa common reference surface. Ang magnitude ay nakadepende sa relatibong electric at magnetic field, at ang intensity nito ay medyo mababa.

Sa ganitong sitwasyon, ang pagbaba ng kasalukuyang (Ic) ay humahantong sa isang common-mode voltage sa seryekasalukuyang loop, na nakakaapekto sa seksyon ng pagtanggap. Kung angmagnetikong larangannangingibabaw, ang common mode voltage na nabuo sa series ground loop ay ibinibigay ng pormula:

Ang ΔB sa pormula (1) ay kumakatawan sa pagbabago sa intensidad ng magnetic induction, na sinusukat sa Wb/m²; Ang S ay nagsasaad ng lawak sa m².

Para sa isanglarangang elektromagnetiko, kapag ang larangan ng kuryente Kung alam na ang halaga, ang induced voltage ay ibinibigay ng Equation (2), na karaniwang naaangkop kapag ang L=150/F o mas mababa, kung saan ang F ay kumakatawan sadalas ng alon na elektromagnetikosa MHz. Kung lumampas sa limitasyong ito, ang pagkalkula ng pinakamataas na sapilitan na boltahe ay maaaring gawing simple tulad ng sumusunod:

3. Differential Mode Field Interference: Ito ay tumutukoy sa interference sa pagitan ng power supply at nglinya ng kuryente sa input at outputmgaSa aktwal na disenyo ng PCB, naobserbahan ng may-akda na ang kontribusyon nito sa ingay ng power supply ay minimal, at sa gayon ay maaaring alisin dito.
4. Panghihimasok sa pagitan ng mga linyaAng ganitong uri ng interference ay tumutukoy sa interference sa pagitan ng mga linya ng kuryente. Kapag mayroong mutual capacitance (C) at mutual inductance (M1-2) sa pagitan ng dalawang magkaibang parallel circuit, ang interference ay makikita sa interference circuit kung mayroong boltahe (VC) at kuryente (IC) sa interference source circuit:
   1. Ang boltaheng nakakabit sa capacitive impedance ay ibinibigay ng Equation (4), kung saan ang RV ay kumakatawan sa parallel na halaga ngmalapit-sa-dulo na resistensyaat angmalayong paglabanngnagambalang circuit.
   2. Paglaban sa serye sa pamamagitan ng inductive coupling: Kung mayroong common mode noise sa pinagmumulan ng interference, ang interline interference ay karaniwang lumilitaw sa parehong common mode at differential mode.
5. Pagkabit ng Linya ng KuryenteNangyayari ang penomenong ito kapag ang linya ng kuryente ay nagpapadala ng mga interference sa ibang mga aparato pagkatapos sumailalim sapanghihimasok sa elektromagnetiko mula sa AC o DC pinagmumulan ng kuryenteIto ay kumakatawan sa isang hindi direktang anyo ng panghihimasok sa ingay ng suplay ng kuryente sa sirkito na may mataas na dalasmgaMahalagang tandaan na ang ingay ng power supply ay maaaring hindi kusang nalilikha, ngunit maaari ring resulta ng panlabas na interference induction, na humahantong sa superimposition (radiated o conducted) ng ingay na nalilikha nang mag-isa, sa gayon ay nakakasagabal sa iba pang mga circuit o device.

• Mga Panukalang Panlaban upang Maalis ang Pagkagambala sa Ingay ng Suplay ng Kuryente

Kung isasaalang-alang ang iba't ibang manipestasyon at sanhi ng interference ng ingay ng power supply na sinuri sa itaas, ang mga kondisyon na humahantong sa ingay ng power supply ay maaaring partikular na maantala, na epektibong pumipigil sa interference. Ang mga sumusunod na solusyon ay inirerekomenda:

• Pansin saLupon sa Butass: Nangangailangan ng mga butasbutas ng pag-ukits sapatong ng suplay ng kuryente upang mapaunlakan ang kanilang pagdaan. Kung ang butas ng power layer ay masyadong malaki, maaari itong makaapekto sa signal loop, na mapipilitan ang signal na mag-bypass at magpapataas ng loop area at ingay. Kung ang ilang linya ng signal ay naka-concentrate malapit sa butas at nagbabahagi ng loop na ito, ang karaniwang impedance ay maaaring humantong sa crosstalk.
• Sapat na Ground Wire para sa mga Kable: Ang bawat signal ay nangangailangan ng sarili nitong nakalaang signal loop, kung saan ang signal at loop area ay pinapanatiling maliit hangga't maaari, na tinitiyak ang parallel alignment.
• Pagkakalagay ng Power Supply Noise Filter: Epektibong pinipigilan ng filter na ito ang panloob na ingay ng power supply, na nagpapahusay sa sistemalaban sa panghihimasok at kaligtasan. Nagsisilbi itong two-wayPansala ng RF, sinasala ang ingay na dulot ng interference mula sa linya ng kuryente (pinipigilan ang interference mula sa ibang mga device) at ingay na nalilikha nang mag-isa (upang maiwasan ang interference sa ibang mga device), pati na rin ang cross-mode common mode interference.
• Paghihiwalay ng KuryenteTranspormador: Ihihiwalay nito ang common-mode ground loop ngloop ng suplay ng kuryente o kable ng signal, epektibong naghihiwalay sa common-mode loop current na nalilikha sa matataas na frequency.
• Regulasyon ng Kuryente: Ang pagpapanumbalik ng mas malinis na suplay ng kuryente ay maaaring makabuluhang makabawas sa ingay ng suplay ng kuryente.
• Mga kable: Ang mga linya ng input at output ng power supply ay dapat ilayo sa gilid ng dielectric board upang maiwasan ang pagbuo ng radiation at makagambala sa iba pang mga circuit o kagamitan.
• Magkahiwalay na Analog at Digital na Power Supply: Ang mga high-frequency device sa pangkalahatan ay napakasensitibo sa digital na ingay, kaya ang dalawa ay dapat na ihiwalay at ikonekta sa pasukan ng power supply. Kung ang isang signal ay kailangang tumawid sa parehong analog at digital na mga domain, maaaring maglagay ng loop sa signal upang mabawasan ang loop area.
• Iwasan ang Pagpatong-patong ng Magkakahiwalay na Power Supply sa Pagitan ng Iba't Ibang Patong: Subukang pag-stagger-anin ang mga ito upang maiwasan ang madaling pagkabit ng ingay ng power supply sa pamamagitan ng parasitic capacitance.
• Ihiwalay ang mga Sensitibong Bahagi: Ang mga bahaging tulad ng phase-locked loops (PLLs) ay lubos na sensitibo sa ingay ng power supply at dapat na ilayo hangga't maaari mula sa power supply.
• Paglalagay ng Kurdon ng Kuryente: Ang paglalagay ng linya ng kuryente sa tabi ng linya ng signal ay maaaring mabawasan ang signal loop at makamit ang pagbabawas ng ingay.
• Pag-ground ng Bypass Path: Upang maiwasan ang naiipong ingay na dulot ng interference ng power supply sa circuit board at external power supply interference, maaaring i-ground ang bypass path sa interference path (hindi kasama ang radiation), na nagpapahintulot sa ingay na ma-bypass papunta sa ground at maiwasan ang interference sa iba pang mga device at kagamitan.

Bilang Konklusyon:Ang ingay ng power supply, direkta man o hindi direktang nagmumula sa power supply, ay nakakasagabal sa circuit. Kapag pinipigilan ang impluwensya nito sa circuit, dapat sundin ang isang pangkalahatang prinsipyo: bawasan ang epekto ng ingay ng power supply sa circuit habang binabawasan din ang impluwensya ng mga panlabas na salik o ng circuit sa power supply upang maiwasan ang pagkasira ng ingay ng power supply.