电源电路
在电源电路设计中,功能设计主要考虑温升和纹波的大小。温升大小由结构散热和效率决定;除输出滤波外,输出滤波电容器的选择也至关重要:大电容器一般较低ESR小电容为0.1UF和1000pF共享。电磁兼容设计是电源电路设计中的关键设计。主要涉及的电磁兼容设计包括传导、发射和浪涌。
输入滤波器通常用于传导和发射设计。外部采购的滤波器内部电路一般采用以下电路:
Cx1和Cx二是X电容器,防止差模干扰。当差模干扰较大时,可增加其抑制值;Cy1和Cy2为Y电容,防止共模干扰。当共模干扰较大时,可增加其抑制值。例如,过滤电路的设计,Y输入端不能设计电容设计电容器。
压敏电阻通常用于浪涌设计。可根据电源输入的耐压性选择差模;共模需要综合考虑电源输入的耐压性和产品的耐压性试验。
压敏电阻(或TVS)结合放电管设计。
1电源输入部分EMC设计
应遵循①;②CLASS B推荐两级滤波电路,并尽可能靠近输入端;③在电源输入端滤波电路之前和滤波电路中没有采样电路和其他分叉电路;如果必须有采样电路,应增加足够的滤波电路。
原因说明:
①
一级保护装置应防止滤波器在浪涌和防雷试验中损坏,或导致滤波参数偏差。二级保护装置可放置在滤波器后面;在选择保护装置时,还应考虑不要太大,以防止滤波器PCB布局时距界面太远,无法起到滤波效果。
②CLASS B推荐两级滤波电路,并尽可能靠近输入端:
CLASSB要求比CLASS A要求小10dB,也就是小三倍,所以应该有两级滤波电路;CLASSA规格要求至少一级滤波电路;所谓一级滤波电路,是指含有一级共模电感的滤波电路。
③在电源输入端滤波电路之前和滤波电路中没有采样电路和其他分叉电路;如果必须有采样电路,应增加足够的滤波电路:
从滤波电路后取电源采样电路;
若电路精度高,必须从电源输入口采样,必须增加额外的滤波电路。
2电源输出部分EMC设计
应遵循①电源模块输出必须有滤波措施,建议使用共模电感或差模电感;②长距离电源线是否预留足够的电容组10uF/0.1uF或1uF/0.01uF,应考虑PCB板每间隔187.5px放置一对。
原因说明:
①电源模块输出必须有滤波措施,建议使用共模电感或差模电感:
滤波采用共模电感,防止开关电源的噪声串在整个单板的电源和地面上;
用磁珠过滤,防止开关电源的噪声串在整个单板的电源和地面上;
在电源输出端设计Y电容时,需要考虑,如果有螺钉可以使Y电容接近接地,可以考虑增加,否则不需要。
②长距离电源线是否预留足够的电容组10uF/0.1uF或1uF/0.01uF,应考虑PCB板每间隔187.5px放置一对:
当电源模块有多个电源输出时,如提供给通信接口的通信电源和地面,以及提供给传感器的12V、24V为继电器驱动提供12个电源和地面V电源、地,均会存在长距离走线问题,为了使电源、地之间的阻抗最小,且回路最小,应每隔187.5px增加一对电容器。
3电源转换芯片EMC设计
电源转换芯片换芯片的输入输出端BULK电容和去耦电容;电容值应根据芯片手册或驱动能力进行推荐;磁珠应用于过滤开关转换芯片的输出。
接口电路
接口电路多种多样,电缆引出的接口电路一般需要完整的电磁兼容设计,如CAN总线、RS485总线;其他接口电路,如RS232、USB磁珠用磁珠加TVS管设计。
1 RS485/CAN接口设计
RS485接口标准电路如下:
在具体设计中,R1/R自恢复保险丝,保护效果更好。一般不使用放电管;TVS管道可作为预留设计(取决于驱动芯片内部是否包含)TVS管)。
需要注意的是,共模电容器应该设计在接口端,以抑制外部传导干扰和快速脉冲群干扰,以避免它RS485数据通信受到干扰。
CAN接口保护时,TVS与电容参数略有不同。
RS-485总线共模电压范围-7~ 12V;
CAN总线共模电压-2~ 7 V。
2 RS232接口设计
RS232接口标准电路如下:
485/CAN共模电感或磁珠优先滤波,232接口用磁珠滤波;滤波电路应尽可能靠近端口,磁珠或共模电感应端子间PCB线长小于62.5px;如防护器件过多,磁珠到端子间PCB走线长度大于62.5px,Y电容或高压电容应添加到最接近的接口进行滤波,Y电容应满足耐压要求;如果使用屏蔽电缆,屏蔽层应连接PGND;需要通过滤波连接到端子的通信地点。
3 USB接口设计
USB接口标准电路如下:
在具体设计中,共模电感一般用磁珠代替;C1、C当2共模电容为预留设计时USB当口有辐射输出干扰时,C1、C2可以抑制。
需要注意的是,因为USB数据速率高,选择TVS必须使用低电容器TVS管,TVS至少8根管承受KV以上的接触静电放电。
4 S_VIDEO接口设计
S_VIDEO接口标准电路如下:
磁珠电容可根据实际情况调整参数。
5以太网接口设计
以太网接口标准电路如下:
当网口变压器共模抑制不良或需要通过的标准严格时,需要增加L1、L2共模电感;C9、C10、C11、C12为预设计,根据实际情况增加,一般不需要增加;C2、C根据实际情况情况增加或调整设计。
时钟晶体电路
时钟晶体电路一般有两种:无源晶体电路和有源冲击电路。时钟晶体电路通常是辐射发射的干扰源。
1无源晶体
无源晶体标准电路如下:
在实际设计中,R3电阻和C三是预留电容设计。R3电阻有助于启震;C电容器可以提高冲击信号的质量。
2有源震荡器
标准电路如下:
在实际设计中,C1.预留设计。C1电容器可以提高振荡器输出信号的质量。
电磁珠通常是不可或缺的,可以防止振荡器的高频信号通过电源污染外部电路。
时钟芯片电源管脚采用LC滤波电路或者PI滤波电路;晶体外壳接地设计;分叉后,每条路都设置匹配电阻,匹配电阻接近时钟芯片;T型网络,或采用终端匹配。