PCB Tecnico - Interferenza EMI: la conduzione è il colpevole

Le interferenze EMI irradiate possono provenire da una sorgente di emissione non direzionale e da un'antenna formata involontariamente. Le interferenze EMI condotte possono anche provenire da una fonte di interferenze EMI irradiate, o causate da alcuni componenti del circuito stampato. Una volta che il circuito stampato riceve interferenze conduttive, risiede nella traccia PCB del circuito di applicazione. Alcune fonti comuni di interferenze EMI irradiate includono i componenti discussi negli articoli precedenti, così come gli alimentatori di commutazione a bordo, i cavi di collegamento e gli interruttori, o le reti di clock.

Figura 1 Mezzo di accoppiamento del segnale EMI conduttivo

L'interferenza EMI condotta è il risultato del normale funzionamento del circuito di commutazione e dell'effetto combinato della capacità parassitaria e dell'induttanza. La Figura 1 mostra alcune delle sorgenti di interferenza EMI che entreranno nelle tracce PCB. Vemi1 deriva da una rete di commutazione, come segnali di clock o tracce di segnale digitale. I metodi di accoppiamento di queste fonti di interferenza sono attraverso la capacità parassitaria tra le tracce. Questi segnali portano picchi di corrente nelle tracce adiacenti del PCB. Allo stesso modo, Vemi2 proviene dalla rete switch, o da un'antenna sul PCB. I metodi di accoppiamento di queste fonti di interferenza sono attraverso l'induttanza parassitaria tra le tracce. Questo segnale porta disturbi di tensione nelle tracce PCB adiacenti. Ogni tre sorgenti EMI provengono da cavi adiacenti nel cavo. I segnali che si propagano lungo questi fili possono produrre effetti crosstalk.

L'alimentazione di commutazione genera Vemi4. L'interferenza generata dall'alimentatore di commutazione risiede sulla traccia di alimentazione e appare sotto forma di segnale Vemi4.

Durante il normale funzionamento, i circuiti di alimentazione in modalità commutata (SMPS) offrono opportunità per la formazione di EMI conduttivi. Le operazioni di accensione e spegnimento in questi alimentatori generano forti correnti discontinue. Queste correnti discontinue esistono all'ingresso del convertitore buck, all'uscita del convertitore boost e all'ingresso e all'uscita delle topologie flyback e buck-boost. La corrente discontinua causata dall'azione di commutazione produrrà increspature di tensione, che si propagano ad altre parti del sistema attraverso le tracce del PCB. L'increspatura di tensione in ingresso e/o in uscita causata da SMPS può mettere in pericolo il funzionamento del circuito di carico. La figura 2 mostra un esempio della composizione di frequenza di un ingresso SMPS graduale DC/DC funzionante a 2 MHz. La gamma di composizione di frequenza di base delle interferenze condotte SMPS è 90 – 100 MHz.

Figura 2 Convertitore graduale DC/DC: frequenza di commutazione = 2MHz

Misurazione EMI condotta quando i pin di ingresso e uscita utilizzano 10? Filtri F.

Ci sono due tipi di interferenza condotta: interferenza differenziale e interferenza di modalità comune. Tra i terminali di ingresso del circuito compaiono segnali di interferenza differenziali, come segnale e terra. La corrente scorre attraverso i due terminali di ingresso della stessa fase. Tuttavia, l'ingresso corrente del n. 1 è lo stesso del n. 2, ma nella direzione opposta (riferimento differenziale). Il carico di queste due estremità di ingresso forma una tensione che cambia con la forza della corrente. Questo cambiamento di tensione tra la traccia 1 e il riferimento differenziale crea interferenze o errori di comunicazione nel sistema.

L'interferenza in modalità comune si verifica quando si aggiunge un ciclo di terra o un percorso di corrente scadente al circuito. Se c'è una fonte di interferenza, la corrente di modo comune e la tensione di modo comune si formano sulla traccia 1 e sulla traccia 2 e il loop di terra agisce come una fonte di interferenza di modo comune. Sia l'interferenza in modo differenziale che l'interferenza in modo comune richiedono l'uso di filtri speciali per affrontare gli effetti negativi dell'interferenza EMI.