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資深網(wǎng)友談單片機(jī)EMC設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

發(fā)布時(shí)間:2013-12-27 來(lái)源:電子元件技術(shù)網(wǎng)論壇 責(zé)任編輯:cicy

【導(dǎo)讀】單片機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要選擇較低的工作頻率,這樣做的優(yōu)點(diǎn):采用低的晶振和總線頻率使得我們可以選擇較小的單片機(jī)滿足時(shí)序的要求,這樣單片機(jī)的工作電流可以變得更低,最重要的是VDD到VSS的電流峰值會(huì)更小。同時(shí)單片機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮EMC方面的影響,所以今天小編在此總結(jié)網(wǎng)友提供的幾點(diǎn)建議。

 恰當(dāng)?shù)妮敵鲵?qū)動(dòng)能力在給定負(fù)載規(guī)范,上升和下降時(shí)間,選擇適當(dāng)?shù)妮敵龅纳仙龝r(shí)間,最大限度地降低輸出和內(nèi)部驅(qū)動(dòng)器的峰值電流是減小EMI的最重要的設(shè)計(jì)考慮因素之一。驅(qū)動(dòng)能力不匹配或不控制輸出電壓變化率,可能會(huì)導(dǎo)致阻抗不匹配,更快的開(kāi)關(guān)邊沿,輸出信號(hào)的上沖和下沖或電源和地彈噪聲。

確定模塊需求的負(fù)載、上升以及下降時(shí)間

設(shè)計(jì)單片機(jī)的輸出驅(qū)動(dòng)器,首先確定模塊需求的負(fù)載,上升和下降的時(shí)間,輸出電流待續(xù),根據(jù)以上的信息驅(qū)動(dòng)能力,控制電壓擺率,使用單片機(jī)的可編程的輸出口的驅(qū)動(dòng)能力,滿足模塊實(shí)際負(fù)載要求。只有這樣才能得到符合模塊需求又能滿足EMC要求。

驅(qū)動(dòng)器能力比負(fù)載實(shí)際需要的充電速度高時(shí),會(huì)產(chǎn)生的更高的邊沿速率,這樣會(huì)有兩個(gè)缺點(diǎn)信號(hào)的諧波成分增加了與負(fù)載電容和寄生內(nèi)部bonding線,IC封裝,PCB電感一起,會(huì)造成信號(hào)的上沖和下沖。

選擇合適的di/dt開(kāi)關(guān)特性以及減少同步開(kāi)關(guān)的峰值電流

選擇合適的di/dt開(kāi)關(guān)特性,可通過(guò)仔細(xì)選擇驅(qū)動(dòng)能力的大小和控制電壓擺率來(lái)實(shí)現(xiàn)。最好的選擇是使用一個(gè)與負(fù)載無(wú)關(guān)的恒定的電壓擺率輸出緩沖器。同樣的預(yù)驅(qū)動(dòng)器輸出的電壓擺率可以減少(即上升和下降時(shí)間可以增加),但是相應(yīng)的傳播延遲將增加,我們需要控制總的開(kāi)關(guān)時(shí)間)。

可編程的輸出口的驅(qū)動(dòng)器的最簡(jiǎn)單是的并聯(lián)的一對(duì)驅(qū)動(dòng)器,他們的MOS的Rdson不能,能輸出的電流能力也不相同。我們?cè)跍y(cè)試和實(shí)際使用的時(shí)候可以選擇不同的模式。實(shí)際上目前的單片機(jī)一般至少有兩種模式可選擇,有些甚至可以有三種(強(qiáng),中等,弱)當(dāng)時(shí)序約束有足夠的余量的時(shí)候,通過(guò)降低輸出能力來(lái)減緩內(nèi)部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的邊沿。

減少同步開(kāi)關(guān)的峰值電流,和di/dt,一個(gè)重要的考慮因素就是降低內(nèi)部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的能力(其實(shí)就是放大倍數(shù),穿通電流與之相關(guān)型很大)。降低時(shí)鐘邊沿的電流,將顯著改善EMI。當(dāng)然這樣做的缺點(diǎn)就是,由于時(shí)鐘和負(fù)載的開(kāi)通時(shí)間的變長(zhǎng)使得單片機(jī)的平均電流可能增加。快速邊沿和相對(duì)較高的峰值電流,時(shí)間更長(zhǎng)邊沿較慢的電流脈沖這兩者需要做一個(gè)妥協(xié)。

資深網(wǎng)友談單片機(jī)EMC設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

晶振的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)(反向器)最好不要超過(guò)實(shí)際的需求。這個(gè)問(wèn)題,實(shí)際上前面也談過(guò)了,當(dāng)增益過(guò)大的時(shí)候會(huì)帶來(lái)更大的干擾。

設(shè)計(jì)最小穿通電流的驅(qū)動(dòng)器時(shí)鐘

設(shè)計(jì)最小穿通電流的驅(qū)動(dòng)器時(shí)鐘,總線和輸出驅(qū)動(dòng)器應(yīng)盡可能使得傳統(tǒng)電流最小穿通電流【重疊電流,短路電流】,是從單片機(jī)在切換過(guò)程中,PMOS和NMOS同時(shí)導(dǎo)通時(shí)候,電源到地線的電流,穿通電流直接影響了EMI和功耗。

這個(gè)內(nèi)容實(shí)際上是在單片機(jī)內(nèi)部的,時(shí)鐘,總線和輸出驅(qū)動(dòng)器,消除或減少穿通電流的方法是盡量先關(guān)閉一個(gè)FET,然后再開(kāi)通一個(gè)FET。當(dāng)電流較大時(shí),需要額外的預(yù)驅(qū)動(dòng)電路或電壓擺率。

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